AGC系统在大庆油田热电厂的应用

摘要：本文简述了AGC控制系统的调节性能、原理及AGC功能的控制方式，介绍了大庆油田热电厂3×200MW发电机组的AGC控制系统基本的特点，对在使用中出现的问题、采取的措施和注意事项进行了详细的阐述，为同类型机组提高AGC调节性能提供了解决思路。

关键词：功能；调整过程；调整速率；调整精度；性能评价

中图分类号：TU271.1文献标识码：A

AGC(Automation Generator Control)功能，即自动发电功能，通常指的是电网调度中心直接通过机组DCS控制系统实现自动增、减机组目标负荷指令的功能。合理使用AGC，既能提高了电能质量，又能更有效地提高电网及电厂的经济性。大庆油田热电厂1-3#机组DCS采用的是西门子的TELEPERM分散控制系统，为了使机组的自动化水平达到更高要求，更好地满足电网要求，实现省调的统一调度，我们分别对#1-3机组AGC系统的进行了设计与实施。

1AGC控制系统的控制系统的组成

AGC控制系统主要由3部分组成 ,即电网调度中心的能量管理系统( EMS) 、电厂端的远方终端单元( RTU ) 和分散控制系统(DCS)的协调控制系统(CCS) 。RTU 与DCS 的CCS之间的信息传递是由电缆硬接线连接的。整个控制系统实时监视电力系统频率的波动并随时调整发电机出力,使系统功率总量始终维持在平衡状态。

2AGC的功能

在互联的电力系统中，各区域承担各自的负荷，与外区域按合同买卖电力。各区域的调度中心要维持电力系统频率，维持区域间净交换功率计划值，都希望区域运行最经济。 AGC是满足以上要求的闭环控制系统。电力系统正常运行状态下的基本目标是:

2.1响应负荷和发电的随机变化，维持电力系统频率为规定值(50±0.1HZ);

2.2在各区域间分配系统发电功率，维持区域间净交换功率为计划值;

2.3对周期性的负荷变化按发电计划调整出力，对偏离预计的负荷，实现在线经济负荷分配。

3 .AGC的一般调整过程

AGC的一般调整过程是用AGC的物理调整过程和AGC功能的整体结构来描述的。

现在电力系统，由数个区域及数条联络线组成。 各区域内部有较强的联系，各区域间有较弱的联系。正常情况下，各区域负责调整自己区域内的功率平衡。当其中一个区域接入一个新的负荷时，起初联合电力系统全部汽轮机的转动惯性提供能量，整个联合电力系统的频率下降。系统中所有机组调节器动作，加大出力，提高频率到某一水平，这时整个电力系统发电与负荷达到新的平衡。一次调节留下了频率偏差Δf和净交换功率偏差， AGC因此而动作。从而提高另一区域的发电功率，恢复频率到达正常值(f0)和交换功率到计划值，这就是所谓的二次调节。此外， AGC将随时间调整机组出力执行发电计划(包括机组启、停)，或在非预计的负荷变化积累到一定程度按经济调度原则重新分配出力，这就是所谓的三次调节。

对AGC来说，一次调节是系统的自然特性，希望快速而平稳;二次调节不仅考虑机组的调节特性，还要考虑到安全(备用)和经济特性;三次调节则主要考虑安全和经济，必要的话甚至可以校验网络潮流的安全性。这些调节所设定的周期随区域控制误差的大小而不同，一般数据采集采样周期1～2s， AGC启动周期为4～8s，经济调度的启动周期由几秒钟到几分钟甚至几十分钟。

图一 频率发生波动时调整曲线

AGC是通过闭环控制系统实现。 AGC从计算机系统获得实时测量数据，计算出各电厂或各机组的功率指令，通过计算机系统送到各电厂控制器后，再分配到各机组控制器(CCS)或由计算机直接送到各机组CCS，最终都是由CCS调节机组功率，使之跟踪AGC的功率指令。 AGC是由电网自动化能量管理系统(EMS)实现自动控制的。 区域调节控制的目的是使区域控制误差(ACE)调到零，这是AGC的核心，功能是AGC计算出消除区域误差(ACE)各电厂或机组需增减的调节功率，将这一可调分量加到机组跟踪计划的基点功率和AGC分配因子之上，得到设置去电厂或机组控制环的发电值（AGC指令 4～20mA）。

图二 电网与我厂机组的连接示意图

4大庆油田热电厂AGC系统工作状态下协调工作方式

在正常情况下，机组处于协调方式运行，负荷指令由省调自动设定或由操作员手动设定。给定的负荷指令经机组的最大、最小允许负荷限制，并且经负荷指令变化率的限制，形成最终的单元负荷指令。单元机组负荷指令，包括有目标负荷指令和实际负荷指令。目标负荷指令是电网调度中心或者是机组运行人员给出的期望机组的增、减负荷指令数值。目标负荷指令的设定，可以是电网调度中心AGC设定(AGC功能投入后)，也可以是运行人员通过操作员站画面手动设定。目标负荷的指令发送到机组DCS的机炉协调控制系统的负荷控制回路，经过负荷控制回路的一系列逻辑判断和限幅、限速，形成机组实际运行能够承受的负荷指令，也就是实际负荷指令。这种逻辑判断和处理主要依据以下几种情况:

4.1判断机组是否处于负荷闭锁增、闭锁减状态，当机组负荷处于闭锁增、闭锁减状态时，目标负荷的增、减指令信号将被闭锁

4.2判断机组是否处于负荷跟踪(TRACKING)、快速减负荷(RUNBACK)

4.3对机组目标负荷指令的幅值及变化速率再处理

4.3.1目标负荷指令信号幅值限制：通过设置实际最大可能出力信号和实际最小可能出力信号，限制目标负荷指令在设定值范围内。

4.3.2目标负荷指令信号变化速率限制：该限制速率主要来自两方面：由汽机限制回路产生和由操作员手动设定。

5大庆油田热电厂AGC控制系统的投入步骤

AGC控制系统的投入在现场具备条件时，由机组运行人员发出AGC允许信号，请求省调控制。省调收到AGC允许信号后，根据电网运行需要，由调度员通过电话向值长下令机组投入AGC控制,运行人员将AGC信号投入并将该信号反馈给省调。在省调收到遥信信号，“AGC允许”和“AGC投入”的情况下，根据电厂上传的遥测信息：“最大允许负荷”、“最小允许负荷”、“允许负荷变化率”及其他条件，下达AGC指令功率，进行负荷调节。

6AGC投运后的注意事项

6.1限制AGC自动升降负荷率不大于8MW／min。

6.2出现下列情况，应相应更改AGC上限

6.2.1高压加热器系统检修，计划退出运行

6.2.2低压加热器系统检修，计划退出运行

6.2.3给煤系统检修，计划退出运行

6.2.4热网系统投运

6.3 下列情况下应申请退出AGC自动运行

6.3.1原煤供应不稳定，煤质变动太大

6.3.2锅炉指令与机组负荷指令偏差大于10％，主汽压力实际值与主汽压力自动设定值偏差大于2％时。

6.3.3给水泵切换等需要机组负荷相对稳定的情况下，连续升降负荷有可能危及机组运行安全的情况下。锅炉蒸汽温度，各部受热面金属温度偏离运行规定值，短时无法恢复正常时。

7AGC性能评价

通过AGC功能改进后，大庆油田热电厂#2、#3机组已通过AGC方式省调验收，从AGC方式投入运行情况来看，各负荷段升，降负荷运行正常，各种控制性能良好，机组能正确进行各方式之间的无扰切换，不但减轻了运行人员的劳动强度，而且机组的安全性得到了提高。

参考文献

[1]牛玉广计算机控制系统及其在火电厂中的应用90--117

[2]西门子公司WIN---OS 使用手册2-2----2-10