AGC功能实现技术说明书.doc

AGC功能实现技术说明书1. 引言AGC为“自动发电控制”的英文简称AGC功能是电厂自动控制的高级应用功能，它可以根据调度下发的负荷曲线或实时设定值，自动调节机组有功负荷，甚至于自动选择开停机组天生桥二级水电站在网内可能有两种运行模式：一种模式是承担基荷或腰荷，调度会事先下发计划曲线(目前是15分钟/点，全天96点以后将细化为5分钟/点，全天288点)，电站依照计划曲线运行；另一种模式是作为调频AGC电厂，这时没有计划曲线，而是调度不断下发全站总功率 (每8秒下发一次，可看作是实时命令)，电站自行分解、执行，进行快速跟随实现AGC功能的意义在于：Ø 能够快速、准确地执行调度命令，自动调节机组出力；Ø 与调度端配合，更好地控制系统频率和联络线功率；Ø 在一定程度上减轻运行人员工作量实现AGC功能的技术基础有：Ø AGC工作站与厂内各机组系统、开关站系统(保护动作信号)的通信；Ø 厂站AGC工作站与调度系统的通信；Ø 厂内水工建筑、各机组运行的安全边界条件；Ø 总有功在各机组间的分配算法；Ø 其它辅助功能；Ø 人机界面目前，天生桥二级电站的AGC功能已基本开发完毕，6台机组也具备投入AGC控制的条件。

经过前期的两次实际试用，验证了分配算法的正确合理性，程序具有一定的适用性为了让运行人员更好地应用AGC功能，下面将对AGC实现的技术细节进行说明2. 硬件结构天生桥二级电站的AGC程序是在PLC上开发的，使用了一台性能强大的S7-400 PLC，专门作为AGC/AVC程序运行的硬件平台该S7-400 PLC与机组、开关站、公用设备等现场设备所使用的PLC(已统一为S7-300 PLC)，均通过工业以太网互联，应用ISO Transport协议进行信息交流S7-400 PLC本身没有配置任何的I/O模块，AGC程序所需的全部信息均从通信中获取ISO Transport协议传输量适中，PLC能支持较多的连接数并且该协议具有校验和确认机制，有着很好的安全性另配置了一台工控机，作为iFix SCADA节点该节点采集S7-400 PLC的信号，向运行人员提供相关的数据与画面服务连接示意图如下：3. 程序设计3.1概述一个经验丰富、责任心强的运行人员，在机组负荷调节过程中，能做到正确、合理、优化正确是指全厂总功率分配到各机组时，总和不能出现偏差，各单机的设定值不能低于零值或高于额定值，也不能使机组在振动区内长期运行。

合理是指在分配方案的选择上，要避免使机组无谓地大量增加调节次数，避免使机组无谓地来回穿越振动区，使机组尽可能运行在较舒适的位置优化是指不局限于当前时刻点的总功率如何分配，而是考虑了当前和以后若干个时间点的定值变化情况，并结合开停机、水库水位、系统频率、机组状态好坏等多种因素，综合进行优化决策合理与优化两者，有时是统一的，有时是矛盾的，一个过程是优化的，但中间某个时刻点的情况，未必就是很合理的反之，往往每个时刻点都是非常合理的，但整个过程的结果未必是最优的对AGC程序而言，正确性是必须要做到的，这是最根本的要求对合理性，则要求尽可能做好至于优化，因为优化是针对整个过程的，而且是多目标的，在程序算法设计上很难实现，无法与人脑相媲美为此，AGC程序提供了一些辅助功能，运行人员可以通过使用它们，来使AGC运算结果转变，趋向于人脑的优化判断，这实质上是通过人机结合来达到优化目的当然，正确、合理、优化这三点是针对按负荷曲线运行方式而言的，如果换成按调度实时命令方式运行，因为看不见后面的变化情况，而且实时命令的速度又很快(每8秒下发一次)，那么优化问题将不存在，而是变成如何快速跟踪与响应的问题在这一点上，人脑无法胜任，必须依靠计算机程序来完成。

3.2实现功能目前，天生桥二级电站的AGC程序可自动根据机组当前状态，正确、合理地分解总负荷，调整各并网机组的有功出力，但机组的启停决策和操作仍需由运行人员人工完成AGC程序根据总负荷设定方式的不同，分为三种控制模式：当处于调度端控制时，总负荷由调度直接通过通讯给出；当处于现地控制下的曲线设定时，总负荷由计划曲线给出；当处于现地控制下的人工实时设定时，总负荷由人工手动输入给出当处于前两种控制模式，即调度端控制和现地曲线控制时，AGC程序会自动不断地追踪总负荷定值而在现地人工实时设定控制模式下，每当输入新值并点击执行按钮后，AGC程序才执行一次，否则一直保持现有状态不变当前，天生桥二级电站与南方电网新调度系统的101、104通讯尚未建立，调度端控制还无法使用，而现地控制下的两种模式可以使用3.3模型规则软件编程时，需要对控制对象进行抽象，以形成一定的模型AGC程序考虑了两个模型，即全站模型和机组模型全站模型的规则有：Ø 并网机组可分为AGC机组和非AGC机组，AGC程序只调整AGC机组，而决不调整非AGC机组非AGC机组的调整交由运行人员手工进行；Ø 全部的，至少是大半的并网机组应是AGC机组，AGC功能才能体现出价值。

当AGC机组所占比例低于一半时，AGC调节范围较小，不宜使用；Ø AGC一次最多拿出3台机组同时进行调整，并且是一条隧洞出一台机组(部分情况除外，见3.5的介绍)；Ø 每一次AGC运算、动作周期，只接受一次就能完成的调节量，不接受需经多次调整才能完成的目标值；Ø 按照机组负荷的调整量自动计算每条隧洞的平压时间，当平压时间归零后，才开放该隧洞所属机组的调节功能，否则所属机组不能进行调节；Ø 隧洞平压时间的计算原则：当一台机组一次调整幅度超过80MW，平压时间固定为13分钟小于80MW的，按4秒/MW的系数，乘以调整量，得出平压时间机组模型的规则有：Ø 每台机组只在中间存在一个振动区AGC程序接受振动区边界点数值大小的改变，不接受振动区数量与分布形状的改变；Ø 将机组由零至额定功率依次划分为5个区间：下平稳区(0-70MW)，下临界区(70-77MW)，振动区(77-183MW)，上临界区(183-190MW)，上平稳区(190-225MW)注意，括弧中写出具体数值是为了方便理解，其实各区间边界点的数值大小是可以随时改变的，并且一经更改，AGC程序立即采用；Ø AGC程序尽力将机组放在上下两个平稳区，次之也允许机组运行在临界区，但绝对不会将机组分配到振动区；Ø AGC程序对机组的调整是通过设置调速器的给定功率来进行的，而不使用增减方式；Ø 为了防止人工操作使AGC机组偏离预定目标，所以AGC机组闭锁了人工通过监控画面进行的功率调节操作，包括功率设定和功率增减。

AGC机组只接受来自AGC程序的调节当然，若强行在调速器电柜上增减，AGC程序是无法阻止的，但这种做法是有害的3.4核心分配算法AGC程序对总负荷如何分配到各台机组，是在模拟人脑的思维过程，大体上分为下面几步：Ø 参数收集(包括机组状态、电气参数等)；Ø 参数辨识，由于AGC程序所需的信号都是通过通信传来的，有必要对信号的有效性、合理性进行判别；Ø 机组挑选，对同一隧洞的两台机组进行比较，确定哪台更适宜增，哪台更适宜减挑选的原则是：先比较两台机组在不穿越振动区的前提下的可增、可减余量，若双方平手或大家的余量都较小，再对比两者的当前功率大小；Ø 尺度变换，由于几个原因需要进行尺度变换：①单台机组一次增加幅度不能超过170MW，②当中山包机组运行时，5#、6#机组的总出力不得超过425MW(认为中山包机组出力恒为40MW)，③根据220kV中天线、天大线的运行状态，计算外部输入功率，从全厂总目标中扣除；Ø 调前形态判断，调前形态包括3个因素：一次能拿出来进行调节的机组数量(最多为3台)，每台机组处于振动区之下还是之上，全厂调节的方向是增还是减；Ø 调后形态判断，在判断时综合考虑以下目标：穿越振动区的次数要少，需调节的机组台数要少，各机组尽量处于平稳区，次之才是临界区；Ø 机组排序，对比调节前后形态对参与机组进行排序；Ø 计算各台机组调节量；Ø 结果校验，对计算结果的正确性进行检查，包括总和校验、单机校验、形态校验；Ø 结果输出和监视，输出分为两步：第一步输出至机组主用PLC，返校正确后发执行令；第二步是监视调速器接收是否正确。

3.5辅助功能AGC程序的主要功能是将全厂总功率正确、合理地分配到各台机组但实际工作中，需解决的问题不只这一点为了AGC程序具有一定的实用性，还设计了如下一些辅助功能：Ø 优先停机功能：AGC程序基本算法体现的是最有利原则，但遇到如夜间低谷停机消缺等情况，希望的是将特定机组的负荷持续减低，以便尽快停机如果使用AGC程序基本算法的话，则可能因最有利原则，被减负荷的机组不是期待的那台为此，程序中增加了优先停机选择功能该功能实质上是启动了一套新算法，将减负荷的机会优先放在预定机组上当机组有功减到小于20MW后，还会自动将无功功率减至零(当然，前提是该机组也是AVC机组)之后，给出停机条件具备的提示，其后的决策、操作交由运行人员完成；Ø 闲时再均分功能：该功能只针对这样的情况，在现地负荷曲线控制方式下，当调节已结束，且过后的至少30分钟不会再进行调节(通过负荷曲线判断)，而这时机组在上平稳区的分布存在明显偏差，比如有的机组已达到满负荷225MW，有的才180或190MW，离振动区很近这时，AGC程序会把这些处于上平稳区的机组重新摆放一次，使大家离振动区的距离均匀些该功能只在负荷曲线方式有效，且可能出现同一隧洞的两台机组同时调整的情况；Ø 5#、6#机组自动限负荷功能：3#隧洞带了3台机组，要求总出力不得超出470MW。

运行人员需根据实际情况，置中山包机组是否运行标志一旦中山包机组运行标志置上，AGC程序认为该机组功率恒为40MW，从而自动将5#、6#机组的满功率值下调，使两者总和不超过425MW如果两者总和已超过(画面有提示闪动)，且处于负荷曲线方式，且两台或其中一台是AGC机组，AGC程序会自动将它们下压，并将差额转移到其它的AGC机组该功能只在负荷曲线方式下自动执行，无需人工干预若在其它方式下，则需要运行人员人工完成该功能执行时可能出现5#、6#机组同时减的情况；Ø 调负荷时的系统频率限制功能：电厂调节负荷时应考虑系统频率的限制对于调度控制方式和现地人工实时设定方式，AGC程序规定当频率高于50.1Hz时不增，低于49.9Hz时不减对于现地负荷曲线方式，则限制得严格一些，不仅收紧了频率的数值，还考虑了频率变化的趋势，即当频率处在上升趋势，频率高于50.05Hz不增；频率不在上升趋势，频率高于50.06Hz不增当频率处在下降趋势，频率低于49.95Hz不减；频率不在下降趋势，频率低于49.94Hz不减该功能是自动执行的，无需人工干预；Ø 外部输入功率自动扣除功能：总调下给天生桥二级电站的总负荷，实际上是断面的总负荷，而不光是6台机组的总负荷。

AGC程序通过与220kV开关站PLC的通信，实时判断220kV中天线、天大线的运行状态如果它们是挂网运行的，则将线路功率计入外部输入功率，并自动从全厂总目标中扣除由于线路功率读数是不断小幅波动的，为此还进行了钝化处理，即舍弃其个位读数，出现的只是如10MW、20MW这样的数字该功能在三种方式下都是自动执行的，无需人工干预；Ø 现地人工实时设定方式下的开环/闭环选择功能：现地负荷曲线方式的好处很多，应优先使用这种方式但保留现地人工实时设定方式，是有目的的，一在于调试时使用；二在于调度临时改变现有定值时，运行人员如果逐点修改曲线并核对，完成需要一些时间这时可以先临时使用人工实时设定，执行后再来进行曲线修改，待修改完毕后再切换过来，这样做时间就不紧了；三在于可以提前察看A。