AGC功能实现技术说明书

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1、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：能

2、够快速、准确地执行调度命令，自动调节机组出力；与调度端配合，更好地控制系统频率和联络线功率；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： 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；厂站AGC工作站与调度系统的通信；厂内水工建筑、各机组运行的安全边界条件；总有功在各机组间的分配算法；其它辅助功能；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

3、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 SCAD

4、A 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：l#UnitPLC-P1#UnitPLC-BS7-40O PLCEthernet Switch6#UnitPLC-PPLC220kVSwitchPLC6#UnitPLC-BAGC iFixSCADA-O伽500kVMetersSwitchPLCEtherdet SwitchClientClient3. 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

5、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

6、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

7、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

8、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： 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；A 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； 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)；每

9、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；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； 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：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； 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

10、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； 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； 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； 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,

11、 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：参数收集（包括机组状态、电气参数等）；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； 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；尺度变换，由于几个原因需要进行尺度变换：单台机组一次增加幅度 不能超过170MW，当中山包机组运行时，5#、6

12、#机组的总出力不得超 过425MW（认为中山包机组出力恒为40MW），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；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；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；A机组排序，对比调节前后形态对参与机组进行排序；计算各台机组调节量； 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；结果输出和监视，输出分为两步：第一步输

13、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：A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

14、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；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； 5#、6#机组自动

15、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；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；A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