AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)課件

AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)主要內容電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)構成電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)的物理結構AGC系統(tǒng)性能評價省級電網(wǎng)AGC控制策略研究AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的調度是電力系統(tǒng)運行的關鍵部門。自動發(fā)電控制技術是維持電力系統(tǒng)發(fā)電與負荷實時平衡，保證電力系統(tǒng)頻率質量和安全運行的重要技術手段。自動發(fā)電控制（AGC）是現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項基本和重要的功能，它通過控制發(fā)電機組的有功出力來跟蹤電力系統(tǒng)的負荷變化，從而使系統(tǒng)頻率和區(qū)域間凈交換功率維持在給定范圍內，并且在此前提下使系統(tǒng)運行最經(jīng)濟。自動發(fā)電控制的主要目的是在調速器已經(jīng)供給隨機變化的負荷需求后，在系統(tǒng)中事先選定的機組中重新安排發(fā)電功率。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)構成自動發(fā)電控制功能結構圖.jpg互聯(lián)電力系統(tǒng)可以分成若干個控制區(qū)，控制區(qū)之間通過聯(lián)絡線互聯(lián)，各個控制區(qū)具有各自的自動發(fā)電控制系統(tǒng)。在控制區(qū)內，發(fā)電機組分為AGC機組和非AGC機組兩類。非AGC機組接受電網(wǎng)調度中心的發(fā)電計劃，由當?shù)氐目刂葡到y(tǒng)或人工調整機組的發(fā)電功率；AGC機組則接受電網(wǎng)調度中心實時更新的AGC信號，自動調整機組的發(fā)電功率。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)

控制區(qū)的電網(wǎng)調度中心根據(jù)系統(tǒng)的負荷預計、聯(lián)絡線交換計劃和機組的可用處理安排次日所有發(fā)電機組的發(fā)電功率，并下達到各個電廠。在實際運行中。電網(wǎng)調度中心的經(jīng)濟調度（ED）軟件根據(jù)超短期的負荷預計以及發(fā)電機組的運行工況，按照等微增成本或購電費用最低的原則，對可控機組驚醒經(jīng)濟負荷分配，計算出發(fā)電機組下一時段的基點功率和AGC分配因子，并傳送給負荷頻率控制軟件。電網(wǎng)調度中心負荷頻率控制軟件采集電網(wǎng)的頻率、聯(lián)絡線潮流、系統(tǒng)電時鐘差，計算控制區(qū)的區(qū)域控制偏差（ACE），經(jīng)過濾波后，得到平滑的ACE。然后根據(jù)發(fā)電機組的實際功率，機組的基點功率、AGC分配因子以及機組的分類，計算出各機組的AGC調節(jié)功率值，發(fā)送給AGC機組。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)的物理結構

電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)物理上包含主站控制系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和電廠控制系統(tǒng)等組成，其總體結構圖如下。總結構圖.jpg

電力系統(tǒng)調度機構轉戰(zhàn)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令由網(wǎng)絡通信工作站或遠程終端通信工作站（RTU）經(jīng)過通信網(wǎng)絡送至電廠控制系統(tǒng)或機組控制器，對發(fā)電機組功率驚醒控制。與此同時，電廠和發(fā)電機組的有關信息有電廠的網(wǎng)絡通信工作站和RTU經(jīng)通信網(wǎng)上傳至主站控制系統(tǒng)，供主站控制系統(tǒng)分析和計算。與系統(tǒng)有功功率分配有關的聯(lián)絡線功率等信息已經(jīng)變電所自動化系統(tǒng)或RTU上傳至主站控制系統(tǒng)。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC系統(tǒng)性能評價

自動發(fā)電控制系統(tǒng)要求每個控制區(qū)的發(fā)電機組有足夠的調節(jié)容量，以確保控制區(qū)的發(fā)電功率、電力負荷及聯(lián)絡線交易的平衡。控制區(qū)的控制性能是以該區(qū)域控制偏差ACE的大小來衡量的。從北美電力可靠性協(xié)會（NERC）的運行手冊中可以發(fā)現(xiàn)，對AGC的性能評價經(jīng)歷了從A1、A2的標準評價，到以CPS1（ControlPerformanceStandard1）、CPS2的評價標準的發(fā)展過程。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)A1/A2評價標準1、定義

A1標準要求在任何一個10min間隔內，ACE必須為零。A2標準規(guī)定了ACE的控制限值，即ACE的10min平均值要小于規(guī)定的。

ACE的10分鐘的平均值的控制限值為，得計算公式：

上式中，可以用以下兩種方法計算：

1)指控區(qū)在冬季或夏季高峰時段，日小時電量的最大變化量（增或減）。

2)指控制區(qū)在一年中任意10h電量變化量（增或減）的平均值。一般情況下個控制區(qū)的每年修改一次。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)2、相關討論

A1標準要求在任何一個10min間隔內，ACE必須為零。這意味著ACE頻繁過零，它可以最大限度的減少無疑交換電量的產生。但是，ACE的頻繁過零，會導致系統(tǒng)進行無謂的反向調節(jié)，對系統(tǒng)頻率的恢復產生負面的影響。主要表現(xiàn)在以下幾方面的缺陷：

1)控制ACE的主要目的是為了保證電網(wǎng)頻率的質量，但在A1，A2標準中，卻未體現(xiàn)出頻率質量的要求。

2)A1標準要求ACE應經(jīng)常過零，從而在一些情況下增加了發(fā)電機組無謂的調。

3)由于要求控制區(qū)域嚴格按Ld萊控制ACE的10min平均值，因而在控制區(qū)域發(fā)生事故時，與之互聯(lián)的控制區(qū)域在未修改交換計劃時，難以作出較大的支援。3、技術要點為了達到A1/A2評價標準，AGC的控制模塊總體上可分為計劃值跟蹤控制、區(qū)域ACE調節(jié)控制和機組調節(jié)控制這三個控制環(huán)節(jié)，其中核心功能是區(qū)域調節(jié)控制。區(qū)域調節(jié)控制的主要技術是使區(qū)域控制誤差ACE為零來保持區(qū)域的發(fā)電和負荷與區(qū)域交換功率平衡。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)省級電網(wǎng)AGC控制策略研究

隨著我國互聯(lián)電網(wǎng)的快速發(fā)展，特別是我國特高壓電網(wǎng)逐步建成，在全國范圍內優(yōu)化配置電力資源的格局初步呈現(xiàn)，跨區(qū)、跨省聯(lián)絡線交換電量不斷增長，使對聯(lián)絡線功率控制的要求進一步提高。在中國電網(wǎng)特有的多級調度模式下，國調負責三華電網(wǎng)的頻率控制，組織、協(xié)調有關網(wǎng)省調處理大擾動事故；網(wǎng)調負責區(qū)域電網(wǎng)的頻率調整、跨區(qū)聯(lián)絡線功率調整，協(xié)調處理網(wǎng)內擾動；省調則進行聯(lián)絡線的頻率偏差控制。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)

保證互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，應先保證電網(wǎng)頻率控制在規(guī)定范圍之內。自動發(fā)電控制即是維持電力系統(tǒng)頻率在允許波動范圍內，維持相鄰電網(wǎng)間聯(lián)絡線交換功率與計劃值偏差不超過允許范圍的重要技術。以重慶電網(wǎng)為例，由于重慶地處華中電網(wǎng)管轄范圍，網(wǎng)內無國調、網(wǎng)調機組，裝機以火電為主，水電為輔，與其他大電網(wǎng)比較，雖電網(wǎng)發(fā)展速度較快，但仍顯弱小，網(wǎng)架薄弱，自身發(fā)電能力不足，近三分之一的電量依賴外購。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)1、原AGC控制策略按|ACE|值大小劃分區(qū)域為：死區(qū)、正常調節(jié)區(qū)、次緊急調節(jié)區(qū)、緊急調節(jié)區(qū)，每個調節(jié)區(qū)對應有不同控制策略。AGC分配主要使用兩種策略：按備用容量分配和按調整速率分配。分別將單臺機組備用容量占總容量比例、機組當前調整速率占所有機組調整速率和作為ACE的分配因子。原控制策略調節(jié)功率中比例分量用于控制ACE到零；積分分量用于控制ACE平均值在給定的考核時段內不超過規(guī)定的范圍，以保證CPS2指標；CPS分量用于對電網(wǎng)頻率恢復提供功率支援。而調度控制一直追求ACE和Δf保持相反的符號，即CPS1≥200%，這也是原CPS控制策略的關鍵所在。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)2、原控制策略的不足（1）調度計劃偏離實際由計劃處參考年、月計劃依據(jù)短期負荷預測數(shù)據(jù)以及機組目前的實際狀況制定日計劃。電廠控制人員在前一日收到機組的日計劃，如果沒有調度員通知將依此安排機組出力。由于是日前計劃加之重慶水電比例較小，調峰調谷能力較弱，計劃與實際情況經(jīng)常出現(xiàn)不符現(xiàn)象。導致調度運行人員發(fā)現(xiàn)計劃與實際出入時，通過電話頻繁下達修改命令，調度運行人員的勞動強度較大，勞動效果也不是很好。同時電廠端也反應在頻繁調整機組出力時很難跟上要求的調功速率，并且有時出現(xiàn)短時間內方向相反的指令，不僅對機組磨損較大，也讓運行人員難于應付。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)（2）電廠端考核重慶調度控制機組出力變化、AGC投退的指令均采用傳統(tǒng)人工方式，只有電話錄音作為記錄。自動化系統(tǒng)無法判斷機組跟蹤指令曲線的及時性、機組偏離指令曲線的范圍、產生偏差不合格電量的多少，無法統(tǒng)計機組的AGC投運率。電廠方面站在自身利益角度，在執(zhí)行調度指令曲線時加負荷及時，減負荷卻滯后。由于獎懲不明晰，參加調峰的電廠沒有得到獎賞，退AGC的電廠也沒有受到處罰，致使電廠出力不按調度員預期要求執(zhí)行，最終結果就導致重慶電網(wǎng)CPS指標偏低。故處理好調度與電廠端的關系，如何利用技術手段解決機組間協(xié)調問題意義重大。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)3、重慶電網(wǎng)調度改進策略1）超短期負荷預測技術的應用日前發(fā)電計劃根據(jù)短期負荷預測安排，而短期負荷預測由于算法、氣象、時間等原因，與實際負荷存在一定誤差，因此，實時調度計劃須在日前計劃基礎上進行相應調整。日前計劃機組承擔跟隨負荷大幅度增減的基礎容量，由15min超短期負荷預測機組跟蹤未來負荷趨勢，可以降低AGC機組調功壓力。其中，b是負荷爬坡速率，需結合電網(wǎng)實際情況進行在線辨識。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)超短期預測是利用當前時刻前15min的負荷參數(shù)，過濾掉其中最大和最小負荷，按離當前時刻越近權重越高的原則，將剩下的負荷進行加權平均處理求均值負荷。表達式如下：這樣處理既排除了瞬間毛刺對當前時刻負荷值選取的影響，又考慮到由于尖峰時刻負荷升降速率較快，過濾后可能造成當前點離實際值差別較大而影響精度。超短期負荷預測技術的應用使得對電網(wǎng)負荷趨勢的跟蹤更加準確，機組利用更加科學，有助于提高區(qū)域電網(wǎng)CPS考核成績。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)2）機組分類達到不同控制目標按機組性能將其分為三類（如表1）：日前計劃機組、超短期負荷預測機組、聯(lián)絡線AGC機組。日前計劃機組跟蹤日前設定的96點計劃值，多為20萬kW及以下機組，若發(fā)生天氣突變或其他原因造成實際負荷曲線與日前負荷預測曲線偏差較大，則按一定比例滾動修正日前計劃機組的96點計劃值。超短期負荷預測機組主要跟蹤負荷趨勢，實時平衡系統(tǒng)每15min進行一次超短期負荷預測，并對日前計劃機組的下一點計劃及AGC機組的中間目標值進行掃描，得出超短期負荷預測機