梯级集控模式下AGC功能完善及试验分析

曾体健(贵州乌江水电开发有限责任公司 水电站远程集控中心，贵州 贵阳 550002)

梯级集控模式下AGC功能完善及试验分析

曾体健(贵州乌江水电开发有限责任公司 水电站远程集控中心，贵州 贵阳 550002)

为配合乌江梯级水电站的联合运行和优化调度，建立了梯级自动发电控制(AGC)系统。从安全性、准确性和一致性方面，详细介绍了乌江梯级水电站群AGC的功能优化完善和约束条件，分析了梯级AGC单站闭环试验方法，在厂控、集控和调度3种模式下检测AGC系统的性能，并对试验结果和运行效果作出了评价。

梯级水电站自动化; 监控系统;AGC系统;自动发电系统;试验分析

贵州乌江水电开发有限责任公司(以下简称“乌江公司”)开发的9座电站已于2013 年6 月全部建成投产，该公司水电总装机容量达866.5万kW。经过多年的探索与实践，2005 年5 月，该公司成立了水电站远程集控中心(以下简称“集控中心”)。2007年，该中心正式纳入电力调度体系，2014年已实现对其中的8座水电站进行远程控制。

自动发电控制(AGC)是梯级水电厂联合运行和优化调度的重要工具。AGC在大量应用于电网调度自动化后，经过不断完善和发展，现已广泛应用于电厂负荷分配与经济运行[1]、流域梯级电站远程调度中。梯级AGC是流域梯级集控中心计算机监控系统的高级应用功能，是与电网调度的主要接口。电网负荷平衡、电厂机组振动区、电厂机组最大出力限制、水量平衡、电网接入点等因素均是AGC的重点。乌江公司在协调优化控制策略研究的基础上，建设了与贵州电网公司电力调度通讯中心 (以下简称“贵州中调”)联网在线运行的梯级AGC系统，促进了电网AGC与梯级AGC之间的统筹优化。

1 AGC运行概况

乌江梯级水库上下游之间存在密切的水文联系，不同调节性能的水库间水量平衡关系十分复杂。各电站分布在贵州电网的不同区域，经不同的接入点并入电网，电网安全约束条件十分严格，对梯级水电站群的AGC运行提出了更高的要求。

乌江公司通过两个阶段完成梯级AGC的理论算法及其工程实现： ①采用梯级AGC与电网AGC联网运行的模式，贵州中调将乌江梯级水电站的总负荷下发到集控中心，通过梯级AGC系统实现电网安全约束自动校核后，实现开环运行，完成优化分配演算并模拟执行;② 经过观察论证后，在流域各电站完成梯级AGC的工程实现[2,3]。

通常，电厂AGC仅考虑电厂与中调之间负荷调整与分配的问题。在增加梯级AGC调节模式后，需在集控中心搭建专门的梯级AGC通道，完成接受中调梯级AGC总负荷指令。经优化分配后，对流域各电站下发指令。在工程实施过程中，梯级AGC功能可能涉及诸多异常情况，例如电厂同时接收中调和集控两方负荷指令、遥调指令落在电厂振动区范围内、遥调指令超过电厂最大出力等。为保证梯级AGC正式投运时功能运行正常，需在工程实施阶段对电站侧和集控侧AGC功能进行完善，优化约束条件。

2 AGC功能完善

由于梯级AGC负荷指令需要从中调下发，所以在中调侧新增1套AGC系统，即在原有AGC系统上装设1套梯级AGC专线系统。两套系统相互独立，当电厂AGC运行在中调模式时，由原系统下发指令；当电厂AGC运行在集控模式时，由新系统下发指令，并相互闭锁指令信号。为使系统运行稳定可靠，乌江公司从安全性、准确性、一致性3个方面进行了研究。

2.1 增加集控模式后的功能闭锁及实现

针对控制权闭锁问题，要求在任一模式下只接受特定对象单一的有功调节命令。在中调模式时，只接受中调负荷指令；在集控模式时，只接受集控负荷指令。

在电厂AGC程序中，增加AGC控制权闭锁功能。将AGC负荷给定设为“调度”时，AGC只按中调下发的负荷进行调节控制，不受集控、厂端负荷给定的影响；将AGC负荷给定设为“集控”时，AGC只按集控下发的负荷进行调节控制，不受调度、厂端负荷给定的影响；将AGC负荷给定设为“电厂”时，AGC只按厂端负荷给定进行调节控制，不受调度、集控负荷给定的影响。

在集控AGC程序中，增加AGC控制权闭锁功能，将AGC负荷给定设为“调度”或“电厂”时，集控不再对电厂下发指令。只有电厂AGC控制权在集控侧且AGC负荷给定设为“集控”时，集控才能下发负荷指令信号。这样在集控与电厂两侧都加入闭锁功能，保证了负荷指令下达的安全性。

2.2 AGC约束条件完善

为避免在电厂侧出现遥调指令落入振动区、超出调节范围的情况，需要优化电厂和集控采集、上送的振动区和调节范围，以保证采集数据的一致性。

在电厂侧、集控侧计算机监控系统数据库进行修改，将AGC负荷给定设为“集控”时，电厂上送中调的振动区上下限、运行上下限强制为“总有功实发值”，电厂上送集控的振动区上下限、运行上下限为AGC计算值，集控上送中调的以上信号则不作处理；将AGC负荷给定设为“电厂”或“中调”时，电厂上送中调和集控的振动区上下限、运行上下限均为AGC计算值，集控上送中调的电厂振动区上下限、运行上下限强制为“总有功实发值”。

在不同模式下，对振动区、调节范围信号进行强制，更有利于中调侧两套系统的计算，例如在“中调”模式下，原系统正常采集数据，计算后正常下发负荷调节指令，但新系统采集的振动区和调节范围均为电厂实发值，调节空间为零，即不会使新系统误发指令。

2.3 数据传输优化

在电厂及集控侧分别优化上送中调的数据，以提高梯级AGC系统的准确性。

在电厂侧进行修改、将AGC负荷给定设为“集控”时，电厂上送中调的全厂AGC功能和各机组AGC功能强制为“退出”，电厂上送集控、集控上送中调的全厂AGC功能和各机组AGC功能不作处理；将AGC负荷给定设为“中调”或“电厂”时，电厂上送中调和集控的AGC功能和各机组AGC功能均不作处理，集控上送中调的电厂AGC功能和各机组AGC功能强制为“退出”。

在不同模式下，对全厂、机组AGC信号进行强制，更有利于中调侧两套系统的安全，例如在“中调”模式下，原系统正常监视电厂AGC的实时状态，但新系统采集的AGC状态均为“退出”状态，不会使运行人员产生歧义，新系统也不再参与运算，即不会在新系统误发指令。同时，为了完成梯级AGC功能，在电厂、集控、中调之间完善了测点信号，包括在电厂与集控间增加1个遥控点用作“负荷给定模式”在集控、调度、电厂之间切换。增加1个模拟量用作“负荷给定模式”在集控、调度、电厂之间的状态返回。增加遥调点，作为全厂有功功率目标值；增加遥测点，作为电厂全厂遥调指令返回值等。

3 联合试验结果及分析

梯级AGC的单站闭环控制功能实施，需要电厂监控系统AGC增加集控模式后，进行三方联合测试，测试厂控、集控和调度3种模式下电厂监控系统AGC指令的分配功能，验证各种模式下的指令闭锁功能。

试验主要工作内容包括电厂AGC增加集控模式和切换安全闭锁功能测试。电厂与集控上行测点核对和下行指令核对，以及防误安全闭锁测试。在不同模式下，检查并测试全厂/机组AGC系统在各种运行方式下的安全性和可靠性。

3.1 单站厂内试验

厂内实验项目主要包括AGC功能完善、功能测试、闭锁功能检查、安全校核功能测试、振动区及调节范围测试，以及开环状态下AGC厂内实验。厂内实验的主要目的是检查AGC功能修改后的正确性,检验新增AGC功能在开环状态下是否完善。在实验过程中，需保证AGC功能在开环状态，通过在电厂监控机房用工程师站模拟主机，强制相关测点信号状态的方法进行。

3.2 电厂与集控两方联调试验

集控与电厂两方联调实验主要包括集控侧AGC功能完善、AGC接口测试、闭锁功能检查、安全校核功能测试、振动区及调节范围测试，以及开环、闭环状态下两方联调实验。两方联调实验的主要目的是检查AGC功能修改后,电厂监控系统与集控监控系统之间与AGC功能有关的各遥测、遥信数据和遥调指令是否准确，极限容量、运行上下限、响应速率和调节增量设定是否正确。

在实验过程的第一阶段，需保证AGC功能在开环状态，在集控监控机房用工程师站模拟主机搭建实验用AGC调试系统，通过人工设定负荷调节值，检查电厂接收的负荷指令以及负荷分配情况。在第二阶段,使AGC在闭环状态，通过与中调联系负荷调节范围，手动设定集控AGC调节范围值，主要观察电厂机组负荷分配，调节响应时间，机组跨越振动区运行工况，以及对指令落入AGC调节死区的闭锁情况。

3.3 电厂、集控、中调三方联调试验

三方联调实验项目主要包括AGC接口测试、闭锁功能检查、安全校核功能测试、振动区及调节范围测试，以及闭环状态下三方联调实验。检测电厂、集控与中调之间和AGC功能有关的各遥测、遥信数据和遥调指令是否准确，运行上下限、响应速率和调节增量设定是否正确。对于安全功能,由现场实验人员模拟异常信号，集控和中调核查AGC功能运行状态。同时在AGC正式投运前，对AGC功能进行连续长时间观察，测试中调通过梯级AGC连续控制电厂的调节响应及控制性能情况，保证AGC功能正常运行。

经过实验论证及长时间运行观察，梯级AGC调节速率满足电网要求。在实验过程中,检查各项闭锁功能，使安全功能符合实际运行需要，保证了梯级AGC功能的正常稳定运行。

4 运行效果及展望

乌江梯级AGC建设的最终目的是在原有“电网直接控制电厂”模式的基础上，改变为“电网控集控、集控控电厂”的高效互动、互信依存新模式，电网向梯级AGC下达总负荷，由梯级AGC经过优化计算、通过安全约束自动校核后控制电站AGC调整负荷。梯级AGC的实现，减少了人工协调的主观性，能够科学客观、及时准确地实现优化调度意图。同时,结合流域水调情况,提升集控自主优化调度空间，有效解决了水调与电调的协调配合问题。

乌江公司集控中心促进了梯级水电厂调度模式新突破，加强了集控与调度机构的技术与管理合作，建立了贵州中调、集控中心、电厂3方科学高效的新机制，形成了水调与电调一体化运转。建立集控中心与贵州中调实时双向交互机制和信息共享模式，可有效提升乌江流域梯级调度的管理水平和经济效益。

[1] 张勇传.水电站经济运行原理[M].北京：中国水利水电出版社,1998.

[2] 吴正义.清江梯级水电厂AGC的工程实现[J]. 水电自动化与大坝监测,2002, 26(2):5-8.

[3] 谭华.三峡梯级调度自动化系统AGC的功能设计与实现[J].水电站机电技术,2009,32(3):59-62.

(编辑：唐湘茜)

2015-04-09

曾体健，男，贵州乌江水电开发有限责任公司集控中心，助理工程师.

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