摘要：崇信电厂#1、#2号机组于2012年均实现了AGC自动发电控制，本文主要阐述了AGC自动发电的原理、AGC自动发电在崇信发电公司中的具体应用、崇信发电公司AGC性能存在的问题以及为了提高AGC自动发电性能崇信发电公司所做的研究与方法。
关键词：AGC；协调控制系统；负荷速率
1 前言
自动发电控制（Automatic Generation Control）在电力行业中简称AGC，是并网发电厂提供的有偿辅助服务之一，发电机组在规定的出力调整范围内，跟踪电力调度交易机构下发的指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。或者说，自动发电控制（AGC）对电网部分机组出力进行二次调整，以满足控制目标要求；其基本功能为：负荷频率控制（LFC），经济调度控制（EDC），备用容量监视（RM），AGC性能监视（AGC PM），联络线偏差控制（TBC）等；以达到其基本的目标，保证发电出力与负荷平衡，保证系统频率为额定值，使净区域联络线潮流与计划相等，最小区域化运行成本。历史已有40多年，并在我国20多个省级电网得到了应用。
2 崇信电厂AGC自动发电原理及运行现状
崇信电厂#1、#2号机组均实现了AGC自动发电控制，其中AGC指令远程闭环控制系统的主要控制流程如下：网调自动化装置发出崇信电厂AGC负荷指令 → 崇信电厂RTU接收器→崇信电厂远动控制柜→崇信电厂DCS控制系统→CCS协调控制系统→崇信电厂远动控制柜→ 崇信电厂RTU接收器→网调自动化装置。
崇信电厂CCS协调控制系统控制逻辑：网调AGC指令送至崇信电厂#1、#2机组形成CCS系统中负荷指令。负荷指令经过负荷-压力函数转换后的主汽压力设定值作为给定值，主汽压力测量值三选中后经过滤波后作为反馈值，投入CCS自动时，其将根据机前压力测量值和设定值的偏差进行PID计算，然后输出锅炉燃烧所需的煤量来控制压力。负荷指令经过延时滤波后加上一次调频输出的负荷变化量和压力偏差拉回负荷量后作为给定值，实际机组负荷三选中后作为反馈值，其根据机组负荷测量值和设定值的偏差进行PID计算输出综合阀位指令到DEH系统，DEH系统再根据综合阀位指令开大和关小高调门来调节负荷量。负荷指令-总给水流量函数转换后加上中间点温度修正值作为给水副调PID的设定值与实际总给水流量进行偏差计算输出给水泵综合指令，对给水系统进行调节。负荷指令经过负荷-送风机出力函数转换后作为送风控制的前馈控制，锅炉主控输出-风量函数转后后作为送风PID控制的设定值，其PID与实际风量测量值进行偏差计算输出送风机开度指令，对送风系统进行控制。负荷指令经过负荷-一次风压函数转换后作为一次风控制的设定值，一次风PID将根据实际一次风压测量值和设定值的偏差进行PID计算输出一次风机开度指令，对一次风系统进行控制。
崇信发电公司两台机组在进行了CCS控制系统优化后AGC性能一般，只能基本满足电网要求。响应时间较长，负荷调节速率较低，负荷控制精度一般。如图一中优化前AGC负荷动作曲线可以看出在每次AGC负荷动作后，机组实际CCS协调控制系统负荷设定值均有延时，响应时间较长，其中一号机组负荷响应时间约15秒，2号机组负荷响应时间40秒。在西北电网联络线控制方式下，会损失一定量的发电量，并使公司受到西北电网“两个细则”的考核。
图一 优化前AGC负荷动作曲线
3 提高AGC性能的研究与应用
为了满足西北电网“两个细则”的要求，在保证机组安全性的前提下，对协调控制系统的AGC自动发电控制的控制结构和控制方法需要进行相应的改进，为本厂争取一定的经济利益。具体提高AGC性能的研究方法：
3.1 校准AGC负荷指令和负荷反馈信号，提高调节精度
要提高机组的负荷调节速率，其首要前提是要确保机组接收的负荷指令与电网调度指令的一致，否则，再高的调节速率也于事无补。因此我们的第一步工作便是校准AGC负荷指令信号，具体在如下两个方面落实。
在AGC系统中，先由电网调度EMS系统通过微波送至电厂侧远动RTU，再由RTU通过硬接线送至机组DCS系统，期间传送距离远、环节多，同时信号经过模拟量及数字量的转换，极易引起 指令信号的偏差，我厂仔细检查了RTU与DCS系统之间的传输电缆，确保电缆屏蔽的可靠性；升级了 AGC接口装置，优化了RTU参数设置，解决了送给网调反馈信号误发的缺陷，并进行了DCS系统之间进行AGC信号调试，确保各系统之间的指令信号快速、准确、可靠。这样的调整，特别是调度负荷指令，由电网调度EMS主机发出的机组期望出力指令值，即“调度负荷指令”，使两者之间的偏差不大于1MW，且为线性关系。AGC调节精度有了一定的提高。
3.2 规范运行人员参数调节，提高负荷变化率设定值
本厂运行人员AGC调节速率设定值一般设置为5MW/Min，按照机组额定容量为660MW，要达到2%额定容量的要求，理论负荷设定变化率应达到13.2MW/Min，5MW/Min的设定速率远远达不到要求。由于AGC指令要经过速率限制后才输入到机主控，且控制系统存在延迟，5MW/Min的负荷变化率根本无法满足“两个细则”的要求，因此发电运行部要求运行人员将实际负荷变化率设定置不小于13.0MW/Min，从源头上保证了2%额定容量/Min的要求。
运行人员在CCS协调控制系统中大幅度改变自动控制的设定值及偏置也会对自动系统造成不利影响，同时影响了AGC的整体性能。例如，运行人员对给水系统中给水量的偏置进行调节时，其各别运行人员调节量达80T/h的偏置，然而给水自动控制系统的主调PID输出才±200T/h，其不当操作对整个给水系统造成了一次非常大的阶跃扰动。对此，与发电部领导沟通，对运行主值、副职进行了自动控制系统培训，发电部同时规范了运行人员操作方式、方法，大大地避免了因为人为因素降低AGC的调节性能。
3.3 对负荷回路和汽机主控PID参数进行优化和试验，提高汽机的响应速率
首先，减少AGC指令在协调控制系统负荷指令处理回路中的延迟时间。AGC指令在进入协调控制系统负荷指令处理回路经负荷高低限幅，负荷变化率限制和指令增减闭锁经过一段延时作为协调控制系统负荷控制指令进入汽机主控和锅炉主控逻辑来协调汽机和锅炉响应外界负荷的变化，通过减小AGC指令在负荷指令处理回路的延迟时间，在经过负荷高低限幅，负荷变化率限制和增减闭锁后直接进入汽机和锅炉主控逻辑，提高了汽机和锅炉的响应时间；放宽限制汽机调门动作的压力波动允许值。机组在响应外界AGC指令变化时会造成机前压力的波动，当机前压力与设定值偏差大于一定值时就会限制汽机调门动作来稳定汽压，由于限制汽机调门动作对机组AGC性能产生很多的影响，降低了机组的AGC性能。经过仔细检查DCS协调控制逻辑，发现其#1机组汽机主控负荷指令回路中，负荷指令存在 30秒的延时滤波。AGC指令每次变化后，每次汽机主控负荷设定均有30秒延迟滤波，导致实际负荷指令滞后。#2机组汽机主控负荷指令回路中，负荷指令存在40.2秒的纯延时。AGC指令每次变化后，每次汽机主控负荷设定均有40.2秒延迟，导致实际负荷指令滞后40.2秒。为解决此问题，经会议商讨决定取消汽机主控逻辑中负荷指令延时时间，以提高AGC的响应时间及速率。同时减小汽机主控PID的积分时间，加强积分作用，能更快的消除负荷设定偏差，从而提高了负荷的响应速度。
3.4 降低压力参数偏差，提高燃料响应速度
机组正常运行中，协调控制系统工作在炉跟机方式下，汽机主控收到负荷变化指令后 迅速调节汽机调门开度，引起蒸汽流量变化，从而使机组负荷接近目标负荷；同时汽机调门的动作会导致机前压力的偏离，此时利用锅炉的蓄能及燃料的变化来控制压力。我厂采用北京电力设备总厂的正压直吹式中速磨，从煤量指令变化到实际入炉煤量变化有2分钟左右的迟延，而燃煤在炉膛燃烧产生热量引起主汽压力变化又有迟延，如负荷调节速率设定值较高，汽机进行负荷调节时往往会引起机前压力偏差大，导致实际压力无法达到升降负荷要求，从而影响负荷的调节速率。因此，在DCS协调控制系统中，从提高燃料的响应速度入手，来实现高负荷调节速率下压力的稳定。具体举措如下：修改燃料调节器，优化调节器的前馈及调节参数，加强锅炉的动态前馈作用，由于锅炉发热量的改变有较大的迟延和惯性，为了提高机组负荷响应速率，通过适当加强锅炉指令的动态前馈，改善机组AGC的调节性能；校准热量信号，提高燃料主调节器输出的准确性；修改负荷、一次风压函数，提高一次风响应速度和性能。目前，受磨煤机热风调门线性过差的影响，磨煤机一次风量控制系统一直无法投入，影响着煤量进入炉膛的响应速度，对AGC的性能造成了一定的影响。
4 提升效果及经济利益
经过上述四项AGC性能优化措施，使我厂AGC性能大幅度提升，AGC响应时间较快，AGC速率13.0M/Min，AGC跟踪稳定，如图二优化后AGC负荷动作曲线所示。使得我公司设备管理部荣获“2015年度西北电力系统调度自动化专业先进集体”荣誉称号。通过提升AGC性能，最大限度争取机组压“AGC曲线”运行，全年通过“两个细则”兑现奖励电量8166万千瓦时，奖励金额2653万元，位居全省同类型机组第一。
图二优化后AGC负荷动作曲线
5 结语
AGC为保证电网安全、稳定运行发挥了重要作用。国内对互联电网和跨大区电网实现 AGC控制的研究还不多。互联电网 AGC采用 CPS标准进行控制考核是必然趋势，建议我厂成立有关科研部门或小组加紧这方面的研究探索工作。大型火电厂AGC的实施是电网调度自动化系统的组成部分之一。应在全面规划电网调度自动化的 AGC功能基础上确定电厂 AGC的控制方式，并与热控专业人员紧密配合，根据大型火电厂单元机组控制的特点和自动调整装置的类型，选择简单、可靠、适用而先进的AGC方案。进一步推动我国AGC及其电力事业的迅速发展。
论文作者:赵国亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
标签：负荷论文; 指令论文; 崇信论文; 机组论文; 汽机论文; 设定值论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第28期论文;