275、自动发电控制新策略研究.doc

自动发电控制新策略研究汪俊余，滕贤亮，张小白，袁飞（国电南瑞科技股份有限公司，江苏省南京市，210061）摘要：目前，自动发电控制系统已在多个网省调调度中心投入实际运行，随着自动化水平的不断提高，常规的控制策略已经不能完全满足实际运行的需要本文在大量工程实际应用的基础上，对传统的AGC控制策略提出了改进，并针对水电机组的振动区问题、水火电机组协调控制问题、动态ACE调整问题等进行了专门研究，提出了适应实际要求的新的控制策略这些新策略已在多个网、省调EMS系统中得到实际应用，被证明是可行且有效的图一：考虑振动区的控制流程图关键词： 自动发电控制；控制策略；电力系统0 引言 随着电力系统自动化水平的不断提高，常规的自动发电控制策略已经不能完全适应电网实际运行的需要本文根据国内电网的运行特点，结合工程应用的实际要求，对常规的自动发电控制策略做了改进，并提出了若干新的控制策略这些新策略相继在南网、贵州、江苏、山东、海南等网省调投入运行，其有效性已得到验证1 水电机组振动区策略当水电机组经常偏离最优工况，在振动区内长时间运行时，会导致转轮、尾水管等部件出现裂纹、开裂等现象，甚至引起机组、厂房及相邻水工建筑的振动，危及水电站安全 [1]。

为了尽量避免这些情况的产生，除了在电厂侧采取防御修复措施以外，位于主站端的AGC系统也应该参照给定的机组振动区范围，避免下发位于振动区内的控制指令1.1 被动拉出振动区通常情况下，要求发电机组的有功出力精确地稳定运行在某个出力水平上比较困难，大多数机组都会在给定的目标出力左右摆动因此当机组运行在振动区外，且靠近振动区边缘时，极有可能由于出力的不稳定，被迫进入振动区运行为避免这种情况发生，AGC以命令死区的大小向内缩紧振动区带宽，判断PLC是否进入振动区以及进入的方向，并自动记录机组进入振动区以前的最后一个有功出力值P0在下一个指令控制周期到来时，以P0为目标，将受控PLC强制拉出振动区1.2 主动跨越振动区分为固定基点与浮动基点两种方式对于固定基点方式（如BASE、SCHE模式），若PLC的当前出力位于振动区下边缘，而基点功率大于实际出力时，在ARR（区域调节需求）不是很紧急的情况下，选择该PLC跨越振动区，其目标出力为振动区上边缘当前控制区域是否处于紧急状态，以其代数值的大小与次紧急区门槛的比较加以判定当控制区域需要机组增加出力时，若此时区域调节需求位于ARR数轴的正半轴，以及负半轴大于次紧急区门槛的部分时，则不认为控制区域的调节需求处于紧急状态。

对于浮动基点方式（如AUTO、PROP模式），当ARR为正，控制区域需要机组加出力时，在考虑振动区后若区域的上调节容量不足，则选择实际出力在振动区下边缘死区带里，离振动区较近的PLC向上跨越振动区；反之亦然值得注意的是，无论是固定基点方式，还是浮动基点方式，在选择PLC主动跨越振动区时，如果振动区区间太大，以至于超过PLC的最大命令限制，则跨越振动区的过程将根据PLC最大命令的约束分步骤完成，最终到达把机组拉出振动区的目的2 水火电分组策略[2,3]在传统的AGC控制策略中，PLC以给定的分担因子按比例承担区域调节需求（ARR）这种策略简单易行，然而从实际运行的效果来看，存在着以下不足：（1） 在调节容量充足时，会出现每台机组都承担ARR，但调节量都很小的情况从厂站端来讲，这种情况不利于机组调节能力的充分发挥；（2） ARR变化频繁时，特别是反复出现正负交替的情况时，AGC机组也会跟着出现来回调节的情况，这在一定程度上增加了机组的磨损，同时也降低了机组的调节速率 针对这些问题，本文提出了按照优先级进行分组和排序的控制策略2.1 组间分配策略所有AGC机组均按照发电类型分为火电、水电两大类。

为充分利用水电资源，在对ARR进行分配时，首先使用水电机组的调节容量承担ARR，不能完成的部分再分配给火电机组但是，在优先级排序方式下，同属于水电类型的控制组仍然具有先后次序，而这种排序的方式，既可以采用人工指定的优先级，也可以依据控制组的总可调裕度，以及计划电量的完成情况等等这种方式下，控制组承担的总调节量会随着电网的运行情况实时发生改变当然，组与组之间仍然可以采用比例分担的方式控制组的总可调裕度、可以表示为： （1） （2）其中，为机组i调节容量的上限，为机组i调节容量的下限；为机组i的当前实际出力；为机组i的调节步长，当组内采用比例分担时，调节步长用机组的最大命令表示2.2 组内分配策略控制组内的分配策略同样有两种：优先级和比例分担对于组内优先级排序策略，主要考虑机组的可调节裕度、计划偏差、调节速率与调节容量等情况，对机组进行排序当控制组内采用优先级方式时，机组按照调节步长的大小分担调节量；若采用比例分担方式，则按照给定的分担因子进行分担，但需要受最大命令与命令死区的限制一般情况下，若控制组内采用比例分担方式，则控制组的总分配量必须事先得到：如果控制组之间也采用比例分担，控制组的待分配量则按照组的总分担因子进行比例分配；如果控制组之间采用优先级方式，则控制组的总分配量就是运行区域当前剩余的所有待分配量。

3 动态ACE调整策略当控制区域内部发生电网事故，或者区外送受电发生大的扰动时，需要利用系统的备用容量来平衡控制区域的电源损失，以及扰动的恢复如果本区域现有的备用容量不足以弥补系统的功率缺额，那么为保证电网在失去大功率电源时，各省（市）电网能够合理地分担备用义务，有依据地调集备用容量支援电网的频率恢复，建立备用共享机制就显得十分重要对于AGC系统而言，就需要添加动态ACE的调整策略3.1 动态ACE的启动条件当电网出现以下情况时，需要启用动态ACE调整策略：（1）单回（双回）线路或单个大机组跳闸，致使系统功率缺失超过给定门槛（如500MW）；（2）此次电网故障发生后，系统的频率低于设定门槛值（如49.95Hz）；（3）电网频率的瞬时变化率超过限值（如0.01Hz/s）；3.2 动态ACE的计算方法3.2.1 重要支路故障当电网重要支路发生故障时（如直流支路），各省市调的动态ACE分量按比例进行分摊： （3）其中，为第i个省市分摊的功率值；为总的功率缺额；为分担系数此时，第i个省市的ACE就修正为： （4）3.2.2 大机组故障对于系统内的大容量机组发生故障的情况，若产生的功率缺额未超过限值，或者本区域的备用容量足以使之快速恢复，那么网内各控制区均无需引入ACE分量[4]。

若备用容量值小于故障造成的损失功率，则需要其他省市进行功率支援，具体的补偿功率为： （5）其中，为本控制区域的备用容量，为归一化之后的省市分担系数那么，非事故省市ACE的计算公式则调整为： （6）4 结语本文结合作者多年的AGC相关工作经验，针对常规的AGC控制策略做了延伸性的研究这些控制策略的改进及实施，有助于提高AGC的控制性能，改善机组调节的特性，促进电网的健康发展其有效性已经过多个工程实际应用的验证参考文献[1] 周波. 改善水电机组运行稳定性. 电器工业，2004，5：42-45.[2] 高宗和. 自动发电控制算法的几点改进. 电力系统自动化，Nov. 25, 2001：49-51[3] 滕贤亮,高宗和,张小白. 有功调度超前控制和水火电协调控制策略. 电力系统自动化，Vol.32, No.22, 2008：16-20[4] 汪德星，杨立兵. 自动发电控制（AGC）技术在华东电力系统中的应用. 华东电力, 2005, 33(1):23-27作者简介汪俊余（1980－），男，硕士，工程师，研究方向为电力系统自动控制 E-mail:wangjy@。