机组AGC调节性能存在问题分析

席光超，严 晖

(河北邯郸热电股份有限公司，河北 邯郸 056001)

0 引言

电厂自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统是在发电机组规定的出力调整范围内,跟踪电力调度指令,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系统。某厂AGC 控制流程如下：中调→AGC 指令(XTRTU-01)→11 号机DCS →DEH →发电机→功率(AI112)→11 号机DCS →电流转换百分比→中调。

该厂11 号机组DCS 采用日本横河CS-3000控制系统、DEH 采用GE 新华XDPS6.0 控制系统。11 号机组通过两个控制系统之间指令反馈信号相互传递来实现自动发电控制(AGC)。对标省调AGC 调节性能指标,11 号机组存在调节速率慢(对应指标K1）、响应时间长(对应指标K2)、调节精度差(对应指标K3)的现象。而其中调节速率指标不合格,K1 值小于1,存在被省调度AGC 电量考核的状况。AGC 性能指标低下,爬坡速率低、响应时间慢同时也会影响到AGC 调峰深度电量的幅度,补偿电量费用也相应的降低。

因此针对以上现象,结合11 号机组AGC 控制流程的每个环节进行分析,分别从DEH 侧、DCS 侧信号发送、接收,协调逻辑控制组态、调整参数方面查找问题症结所在。通过历史趋势、外加信号和对比校验等多种方法试验论证,最终判断出DCS 侧在信号接收、发送、调节环节存在滞后是影响AGC 调节品质的主要因素,提出了相应的整改措施。

1 机组AGC 运行现状

11 号机组开机后对标省调AGC 运行考核指标,发现该机AGC 指标调节速率平均值低于额定负荷(11 号机组为220 MW)的2 %、K1 值小于1,调节精度相对较差、调节响应时间缓慢,根据省调两个细则考核管理办法规定内容：实测机组月度调节性能指标K1,K2,K3,采用K1,K2,K3 参数进行分项单独考核,若参数大于设定值1,考核电量为0；若参数小于1,按照参数大小计算进行相应电量考核。该厂11 号机组AGC 调节指标面临着电量考核的状况。

2 影响AGC 调节原因分析及措施

2.1 AGC 指令接收侧分析及措施

根据AGC 控制流程,首先对中调传输来到AGC 指令(XTRTU-01)历史曲线进行分析,发现AGC 指令变化不是直接变化到目标值,而是有一段时间缓慢变化过程。为了查找信号出现问题的原因,通过用标准信号发生器给中调指令通道外加4 ～20 mA 信号的方法验证,结果是与前者一致的。通过对比发现AGC 指令传输到DCS 后在上升、下降中都有明显缓坡现象,并非在变化之后直接输出变化值,而是缓慢上升、缓慢下降到变化值,这一过程持续7 s,严重影响了AGC 调节过程的响应时间。

针对以上出现的现象,对11 号机组DCS 横河CS-3000 系统PVI 模拟量数据接收仪表通道参数进行分析发现：该厂11 号机组横河CS-3000 控制系统各现场控制站FCS0101,FCS0102,FCS0103的DPU 运算扫描周期均为500 ms,也就是说所有逻辑功能块最快计算周期可以提升到500 ms。但是AGC 调节系统涉及到的PVI 仪表(以功率AI112 为例)扫描周期在非自定义设置情况下参数都是默认设定为基础扫描basic scan 即1 s,而且在Input singal Filtering (滤波项)是Automatic Determination (自动选择),以此为依据AGC 指令参数在计算周期项还可以进一步提升,但是滤波项的参数选择是不是造成指令变化出现缓慢升降的原因还需要做试验论证。由此提出对模拟量信号接收仪表功能块PVI 的试验方案,比对PVI 表在不同参数情况出现的数值变化差异现象。制定4 种试验方案,以便查出因通道参数不同导致的信号变化滞后的原因。

根据以上PVI 仪表扫描周期、滤波两个参数设置项的差异情况,经过分析后实施试验方案：制定扫描周期1 s 去滤波、1 s 自动滤波、500 ms 去滤波、500 ms 自动滤波4 种不同参数的PVI 表去采集同一通道参数信号,通过使用标准信号发生器给该通道加4～20 mA 信号的方法,调取4 个PVI表实时趋势数值变化快慢情况进行对比,最终通过对比试验结果发现4 种不同参数PVI 表中500 ms去滤波、1 s 去滤波的PVI 表不存在信号缓慢变化现象,而500 ms 去滤波的PVI 表是传输速度最快且信号稳定的仪表。试验完成后就明确了AGC 指令参数优化的方向。制定修改时需要采取的热控运行方式改变措施(切除11 号机组AGC、协调运行方式,转基本方式运行)后,开好工作票,确认各项措施落实到位后,进行参数第一次修改。修改方案是去除AGC 指令滤波,扫描周期改为500 ms,同时控制逻辑页从始端上级到本逻辑页末端LDCOUT 输出所有滤波项参数全部去除。确认无误后进行下装控制器。

修改后观察AGC 指令变化迅速且不存在缓冲现象,1 s 内完成变化过程。减少了调节时间。观察AGC 调节性能指标,修改后调节速率有明显提升,调节速率日平均值最高4.698,最低4.403高过AGC 考核指标4.4,同时响应时间由原来46 ～48 s 缩短到42 ～44 s,调节精度品质也有明显提升。

2.2 实际发送功率侧分析及措施

经过对AGC 指令优化方案实施后再次对标AGC 调节品质指标参数,发现并不能保证K1 值总是稳定大于1,AGC 调节品质仍存在有可能被考核的风险,还需要进一步优化。

总结前面PVI 表通道参数修改的经验,对AGC 控制逻辑图进行了系统的分析。发现发电机实际发电功率（AI112.PV）是站引用点,AI112是在1 号站(FCS0101)硬接线通道接收电气侧传来功率信号经过转换传输到2 号站(FCS0102),参与AGC 控制逻辑页数据调整计算,然后通过DCS 输出功能块转换返回到中调进行AGC 指标考核运算。在此过程中实发功率AI112 传输得较慢,相对反应真实的现场实发功率情况就比较滞后,整个控制回路根据中调指令去调节偏差值的精确程度也随之降低。功率反馈信号传输慢显然成为影响到AGC 调节品质的重要因素。因此对实发功率涉及到的变送器、DCS 通道的相关参数也进行了比对。检查发现接收信号的变送器传输信号不存在延时现象,但实发功率(AI112)所选取的PVI 接收仪表同样存在扫描周期长(1 s)、自动滤波现象,再加上站间引用点这一特性,又增加了站间传输的时间。

针对以上分析的结果,同时综合考虑到我厂11 号机组设备运行现状,只能对该通道参数、逻辑转换功能块参数进行修改。待停机检修时再取消站间点。为了确保机组安全运行,在修改之前对凡是涉及功率AI112 的所有自动调节系统分别进行仔细对比查看,同时分析修改参数下装控制器时影响到所在页其他PVI 模拟量接收仪表的逻辑运算的风险性大小。

根据实发功率AI112 涉及相关自动、连锁控制系统(见表1),最终确定采取的热控措施方案。开好工作票,切除一次风、送风、引风、过热减温、汽包水位、AGC、协调等自动控制系统,改基本方式运行,由运行人员手动调节各参数,确认各项措施执行到位,修改1,2 号站功率信号参数、往中调反送信号相关参数,修改完后观察参数变化情况并及时恢复之前切除的相关自动调节控制系统,确认各系统参数运行正常后结束此项工作。

改完参数后,在机组各辅机运行正常情况下6月16 日观察AGC 调节品质参数,调节速率有了前所未有的提升,数值5.638,调节时间最快也降到了39 s。当天的AGC 补偿1.165 4 万元。修改实发功率侧相关参数,AGC 调节品质得到了更进一步的提升。

2.3 调整参数侧进行优化

通过以上优化措施实施后,AGC 调节品质有了明显提升,但在跟我厂其他两台机组对比之后还存在一定差距,尤其当配煤掺烧煤粉热值降低后,AGC 调节裕量不够。为更进一步挖掘机组调节潜力,对AGC 调节参数比例P、积分I进行了调试整定,通过跟12 号机组参数对比,同时根据横河控制系统自有的调节特性,分别对调节负荷段折线函数PID 参数进行一些局部小范围调整。此次调整参数后,打破由原来最快调节速率平均值记录5.68,提升到最快7.92。大大地提升了调节速率,缩短了响应时间,最快响应时间32 s,综合指标也得到了很大的提升。由于调节速率的加快,调节品质相应提升,AGC 综合指标也同时提高,最高达2.8。爬坡速率、响应时间的提升能够更快的响应各个时段的AGC 指令变化,这样一来AGC 调峰深度也相应加宽,平均每天调峰深度达1 500 MW左右,单日最高调峰深度达1 797.370 MW,单日补偿费最高达到1.755 6 万元,日平均达到1.4 万元左右。

表1 功率参数A112 相关的控制系统

自2019-07-01 至2019-07-15 调峰补偿费用总额21.355 4 万元。与上月6 月1 日至15 日环比增长110.50 %。按目前平均指标参数呈现的趋势预算,不仅避免了AGC 指标(K1 ＞1,K2 ＞1,K3 ＞1 考核电量为0)考核的风险,而且达到了由亏转盈、大幅度盈利的局面。

3 结论

通过对该厂11 号机组AGC 调节系统中的AGC 指令通道参数优化、发电机实发功率信号传输优化、调整参数的优化,达到了提升AGC 调节系统考核指标的效果,但进一步提升AGC 调节品质在燃料自动控制方面还有一定空间。需要注意的是在调整AGC 参数时不能只一味追求AGC 调节品质的提升,同时要考虑机组的安全运行稳定性,保证负荷会不会出现大幅度摆动,汽包水位、送引风自动、燃料自动、风压系统等相关的自动控制系统的稳定也要纳入考虑范围。在保证安全的前提下,AGC 才能稳定投入运行。

所以AGC 性能是建立在汽轮机、锅炉相互协调安全稳定的基础上得以实现的。机、炉侧控制系统之间的信号传递、电气侧功率的发送对整个AGC 调节系统来说都有着密切的联系,怎么才能系统地全面地提升AGC 调节品质,需要对整个单元机组做系统性的分析,并进行反复不断地摸索试验才能实现。同时当机组运行工况、机组检修、汽轮机调门特性发生变化的时候,AGC 调整参数都要进行相应的调试修改,以确保机组的安全、稳定、经济运行。