一次调频与AGC配合运行策略分析及优化

王威威，胡 丰

（挂治水电厂，贵州 锦屏 556700）

1 引言

一次调频和AGC（自动发电控制）作为系统频率调整的两种方式，对电网中的发电机负荷分别进行一次和二次调整，保证电网发电、供电、用电负荷平衡，从而稳定电网频率在额定范围内。

当电网频率升高时，一次调频功能要求机组快速减少负荷，否则，机组快速增加负荷。当一次调频动作时，若此时AGC下达带满负荷指令，容易造成机组过负荷，严重影响机组安全稳定运行。本文通过介绍一次调频与AGC配合策略优化，解决一次调频与AGC有功调节矛盾冲突导致机组过负荷的问题，为同类情况提供参考和借鉴。

2 概况

挂治水电厂位于贵州省锦屏县境内，安装3台单机容量50 MW的轴流转桨式机组，总装机容量150 MW，隶属湖南电网调度。根据《华中区域发电厂并网运行管理实施细则》中“并网发电厂单机100 MW及以上火电机组和单机容量40 MW及以上非贯流式水电机组应具有AGC功能、并网发电机组（含30 MW及以上的风电场、30 MW及以上集中光伏电站）具备一次调频功能”要求，挂治电厂按照电网调度机构要求投入AGC和一次调频功能。

3 事件分析及判断

3.1 事件现象

某年2月16日，挂治电厂2号机组一次调频长时间动作时，同时，机组AGC下令目标值50 MW，此时机组出现明显超调现象。情况如下：

12：04挂治电厂2号机组开机并网成功，随即2号机组调速器一次调频频繁动作和复归；

12：05：45 AGC下达2号机组功率调节48.29 MW指令；

12：06：04上位机出现2号机组有功功率越上限报警；

12：06：07上位机出现2号机组有功功率越上上限报警，监盘人员立即采取人为干预手段，手动下达减2号机组负荷48.4 MW；

12：06：57 2号机组有功功率复上上限；

12：06：59 2号机组有功功率复上限。

之后有功超调现象多次出现，当AGC下达2号机组功率调节50 MW指令时，2号机组有功功率超调，这段时间内2号机组调速器一次调频均处于频繁动作状态，该异常现象一直持续至2号机组调速器一次调频复归。

3.2 原因分析

3.2.1 自动发电状态下机组调功过程（AGC）

当机组响应AGC功率调节过程中调速器工作在开度模式时，功率闭环调节由监控系统完成，监控系统根据功率实际值与需要调节功率目标值的偏差大小，将需要调节的增减指令，以宽度不同的脉冲量形式送给调速器，调速器根据脉冲宽度的大小，相应调整导叶开度的变化，达到功率调节的目的。即当机组并网后，监控系统上位机AGC根据调度下达的机组负荷设定值进行负荷分配，上位机再将分配负荷值下发给下位机，下位机按照调功参数周期性向调速器发送功率“增/减”脉冲信号，调速器根据监控系统发送的脉冲宽度和脉冲个数调整导叶开度从而改变机组负荷，监控系统根据功率变送器采样值与AGC负荷分配值比对，实现功率闭环。

3.2.2 监控系统PWM调功参数

调节周期t_period=5.2 s，暂停时间t_pause=0 s，制动时间t_brake=0 s，最小脉宽t_min=100 ms，最大脉宽t_max=1.8 s，增负荷调节参数up_pos=5 200，减负荷调节参数up_neg=5 200。一个脉冲周期内分调节时间和等待时间，即监控系统向调速器发送功率“增/减”脉冲信号后存在一段缓冲时间后才会发送下一个脉冲信号。

3.2.3 调速器程序中功率调节过程

（1）调速器接受监控系统功率“增/减”脉冲信号后处理情况：当调速器接收到“增/减”脉冲信号后，LCU开度给定值Position_given_lcu以每个扫描周期叠加0.021%导叶开度的速度累计，直至“增/减”脉冲信号消失。

（2）调速器开度模式下进行机组负荷调节时，导叶开度调节目标值Position_given_freq_priority为LCU开度给定值Position_given_lcu叠加一次调频导叶动作值Position_given_priority_differ。当一次调频未动作时一次调频导叶动作值Position_given_priority_differ为0，即正常AGC调节时LCU开度给定值Position_given_lcu为导叶开度目标值Position_given_freq_priority。

（3）调速器开度模式下导叶调节速度：正常AGC调节时导叶开度Position_given以每个扫描周期叠加0.01%的速度变化，当一次调频动作时导叶开度Position_given以每个扫描周期叠加0.004%的速度变化，直至导叶开度Position_given与导叶开度调节目标值Position_given_freq_priority的差值在死区范围内时，调节终止。正常AGC调节时导叶调节速度为一次调频动作时导叶调节速度的2.5倍。

3.2.4 机组有功功率超调情况分析

依据统计数据及图表（表1、表2，图1、图2）进行分析。

表1 2号机组出现有功功率超调时运行情况统计

表2 2号机组AGC正常调节时运行情况（试验报告）

图1 机组负荷第2~6次超调时波形

图2 机组正常AGC调节时波形

（1）此次出现有功超调时，机组负荷调整速度明显慢于正常AGC调节速度。

（2）机组有功超调现象不仅仅出现在负荷增加过程中，在减负荷过程也存在明显超调。

（3）当AGC正常调节时，调速器导叶调节过程呈现阶梯式变化，即在监控系统下一次负荷调节脉冲到来前，调速器已将导叶开度调整到当前的负荷调节脉冲赋予的LCU开度给定值。

（4）当一次调频动作时，调速器导叶调节过程呈现直线型变化，即在监控系统下一次负荷调节脉冲到来时，调速器仍然未将导叶开度调整到前一个负荷调节脉冲赋予的LCU开度给定值，从而形成了LCU开度给定值堆积现象。

（5）当机组负荷调整到50 MW后，虽然监控系统不再发送增加负荷脉冲，但由于调速器内LCU开度给定值Position_given_lcu形成了堆积，调速器仍然需将导叶调整到LCU开度给定值，从而造成了有功超调现象。

3.3 应对措施及策略优化

（1）人为干预

运行监盘人员加强机组运行情况监视，尤其当AGC下达50 MW调节指令同时存在调速器一次调频动作时，重点关注机组有功功率，一旦出现超调现象立即人为干预负荷调节。显然此措施达不到预期效果。

（2）优化监控系统程序，增加机组有功功率越限判断程序段

在监控系统程序中增加功率越限信号虚点glyx，并将功率越限glyx信号虚点与上位机调功令P_Ling并起来。P_Real为机组有功功率变送器上送值（实发值）；将功率越限值设定为52 MW，当P_Real大于52 MW时，延时1 s，功率越限glyx虚点动作，调功过程程序段执行，将机组负荷减下来。此方法减少人为干预的次数，减少了运行人员工作量，效果良好，但不能根治超调现象。

（3）优化机组调速器程序，增加机组有功限制功能，防止机组有功超调

通过利用机组检修机会对调速器程序进行了完善优化，增加了功率限幅功能，当机组实际功率超过50 MW时，调速器将不再接受监控系统下发的功率增加指令，此种方法在电厂应用，效果优良，超调现象得以控制。

（4）短时闭锁AGC

在AGC指令下发时，短时将监控系统AGC功率控制闭锁，调节结束后断开功率闭锁，机组出力随频率按一次调频进行自动调节。避免因一次调频动作电厂总功率发生改变后，AGC闭锁又重新进行负荷分配调整，导致一次调频作用不明显。

4 结论

当一次调频与AGC调节指令存在重叠时，可以采取功率限制、短时闭锁AGC指令等措施控制机组有功超调。此外，通过开展调速器与监控系统相关试验以优化调速器有功调节参数，使调速器功率调节速度与监控系统有功下令速度相互匹配，同时，还进行调速器一次调频功能试验，实现一次调频与AGC有功调节协调运行，从而限制机组有功超调。以上方法可为同类型水电机组一次调频与AGC配合运行提供借鉴。