皂市水电站AGC调节性能研究

李建新，郭颜艳，徐 果

（湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司，湖南 长沙415311）

1 前言

自动发电控制（Automatic Generation Control，简称AGC）是电力系统调度自动化的主要内容之一。该自动发电控制程序可以实现控制区域内各发电机组有功输出的自动调整和分配，从而将系统频率和联络线的交换功率维持在计划的目标范围内。

皂市水电站位于湖南省皂市镇，总装机容量120 MW，装有两台混流式水轮发电机组，每台单机容量60 MW，额定水头50 m，运行水头范围36.4～65.6 m，2008年5月投产发电。

2 AGC考核规则

根据国家能源局湖南监管办发布的《华中区域并网运行管理实施细则（试行）》湖南修订增补条款[1-4]，提供AGC服务并网发电机组的考核内容包括AGC的投运率、调节速度、调节精度等。

2.1 AGC月投运率

并网电厂AGC的月投运率必须达到90%以上。每降低1个百分点（含不足1个百分点），每台次记考核电量1万kW·h。经调度机构同意退出的时间段，不纳入考核范围[5]。

2.2 调节性能要求

具备AGC功能的机组，应按调度指令要求投入AGC，无法投入AGC功能或AGC调节性能（水电按全厂每日平均调节速度或精度）不满足要求时，每日按5万kW·h记为考核电量[5]。

水电机组AGC考核标准见表1。

表1 水电机组AGC考核标准

3 AGC调节性能分析

3.1 AGC考核原理

（1）某一调节指令AGC调节速度Vi：

其中：P2为结束功率；P1为初始功率；T2为结束时间；T1为开始时间。

（2）日平均调节速度V（所有调节过程速度的算术平均值）：

其中：n为每日考核指令条数。

（3）某一调节指令AGC调节精度ei：

其中：P2为结束功率；P3为结束指令（目标功率）；PN为电站装机容量。

（4）日平均调节精度e（所有调节过程精度的算术平均值）。

其中：n为每日考核指令条数。

3.2 AGC考核原因分析

通过对电站AGC考核数据分析，大多都是由于日平均调节速度不合格被考核。

根据某一调节过程中调节速度公式（1），单次功率的变化量P2-P1由省调按照电网需求进行分配，不受调节过程影响，调节速度快慢由整个调节过程时间变化T2-T1决定。调节过程时间可进行如下分解：

其中：t1为负荷值在电站与省调之间传输时间；t2为电站收到省调负荷指令后上位机数据处理时间；t3为负荷调节过程时间；t4为负荷调整后下位机数据处理时间。

根据公式（5），因传输设备建设完成后t1属固有传递时间，暂无法改变，只能通过设备改造或参数优化等方式尽量缩短t2、t3、t4值。

4 AGC调节性能改善措施

通过现场数据监测及数据分析，现场设备可从3个方面缩短时间，改善AGC调节性能。

4.1 缩短上位机数据处理时间

一方面，电站上位机主机运行已近10年，设备老化现象较重，数据处理速度存在一定延时，另一方面，电站监控系统上位机软件系10年前低版本，据调研了解，现推荐使用版本计算速度与数据处理时间都有一定程度提高。针对设备现状，及时调整计划，加快监控系统上位机换型改造及软件升级工作。工作完成后，上位机数据处理时间从原来2 s左右缩至小于1 s。

4.2 改变机组负荷调整模式

电站负荷调整控制方式单一。由于皂市水库以防洪为主，电站水头变幅大，机组常年运行在额定水头以下。当机组在高于额定水头情况下运行，采用开度模式控制方式调节负荷时，基本能达到AGC调节性能要求。随着水头降低，单位导叶开度对应负荷值变小，在原控制模式下调节性能逐渐降低，导致电站屡被考核，扣罚电量多，经济损失大。电站调速器设备系10年前投运设备，只能在开度模式控制方式下运行，接收监控系统“增/减”信号后，通过调节机组导叶开度来实现负荷调节。

为解决这一根本问题，调整思路，将两台机组调速器设备换型改造，增加功率模式控制方式，彻底解决电站控制模式单一问题。

2019年8月8日电站组织各设备厂家及湖南省电科院技术人员，完成42 m水头机组功率模式控制方式下参数优化联调试验，成功提升机组额定水头以下运行时AGC调节性能。

经比较，机组40 m水头左右运行时，功率模式调节速度比开度模式快3～4 s，AGC调节性能大大提升。

4.3 缩短负荷调整后下位机数据处理时间

电站下位机功率采集有两种方式，一种是通过交采表采集，另一种通过功率变送器采集。通过对下位机程序梳理后发现，原监控系统功率主用采集方式为交采表采集。经检测，交采表数据采集及传送存在1～2 s延时，变送器采集方式数据采集时间维持在500 ms左右，基本上实现实时传送。通过更改功率数据传送方式，负荷调整后负荷值送至上位机时间较改善前缩短1 s左右。

5 调节性能改善前后AGC考核情况对比

以上AGC性能改善措施实施后，电站AGC考核率明显下降，从表2可以看出，2019年1月至8月7日，机组运行217 d，考核133 d，考核率61.29%，8月8日至12月31日，皂市机组开机运行126 d，AGC考核4 d天，考核率降至3.17%。

表2 AGC调节性能改善前后考核情况数据统计表

6 结语及建议

自2009年《华中区域发电厂并网运行管理实施细则》实施以来[6]，水电站在加强设备运行管理的同时也在想办法提高电站AGC调节性能。经过近2年AGC调节性能改善研究，电站已取得初步成果。后期，电站将从以下两个方面开展相关研究工作。一方面，机组在功率模式下运行，其调节速度增快，对机组影响程度有待进一步数据比较及评估。另一方面，由于电站水头变幅大，40 m水头左右AGC调节性能基本解决，水头升高后需寻找对应水头下的最优参数，既保证电能质量、电网安全，又保障电站设备安全、经济运行。