AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)課件

AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)主要內(nèi)容電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)構(gòu)成電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)AGC系統(tǒng)性能評價省級電網(wǎng)AGC控制策略研究AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的調(diào)度是電力系統(tǒng)運行的關(guān)鍵部門。自動發(fā)電控制技術(shù)是維持電力系統(tǒng)發(fā)電與負荷實時平衡，保證電力系統(tǒng)頻率質(zhì)量和安全運行的重要技術(shù)手段。自動發(fā)電控制（AGC）是現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項基本和重要的功能，它通過控制發(fā)電機組的有功出力來跟蹤電力系統(tǒng)的負荷變化，從而使系統(tǒng)頻率和區(qū)域間凈交換功率維持在給定范圍內(nèi)，并且在此前提下使系統(tǒng)運行最經(jīng)濟。自動發(fā)電控制的主要目的是在調(diào)速器已經(jīng)供給隨機變化的負荷需求后，在系統(tǒng)中事先選定的機組中重新安排發(fā)電功率。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)構(gòu)成自動發(fā)電控制功能結(jié)構(gòu)圖.jpg互聯(lián)電力系統(tǒng)可以分成若干個控制區(qū)，控制區(qū)之間通過聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)，各個控制區(qū)具有各自的自動發(fā)電控制系統(tǒng)。在控制區(qū)內(nèi)，發(fā)電機組分為AGC機組和非AGC機組兩類。非AGC機組接受電網(wǎng)調(diào)度中心的發(fā)電計劃，由當?shù)氐目刂葡到y(tǒng)或人工調(diào)整機組的發(fā)電功率；AGC機組則接受電網(wǎng)調(diào)度中心實時更新的AGC信號，自動調(diào)整機組的發(fā)電功率。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)

控制區(qū)的電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)系統(tǒng)的負荷預(yù)計、聯(lián)絡(luò)線交換計劃和機組的可用處理安排次日所有發(fā)電機組的發(fā)電功率，并下達到各個電廠。在實際運行中。電網(wǎng)調(diào)度中心的經(jīng)濟調(diào)度（ED）軟件根據(jù)超短期的負荷預(yù)計以及發(fā)電機組的運行工況，按照等微增成本或購電費用最低的原則，對可控機組驚醒經(jīng)濟負荷分配，計算出發(fā)電機組下一時段的基點功率和AGC分配因子，并傳送給負荷頻率控制軟件。電網(wǎng)調(diào)度中心負荷頻率控制軟件采集電網(wǎng)的頻率、聯(lián)絡(luò)線潮流、系統(tǒng)電時鐘差，計算控制區(qū)的區(qū)域控制偏差（ACE），經(jīng)過濾波后，得到平滑的ACE。然后根據(jù)發(fā)電機組的實際功率，機組的基點功率、AGC分配因子以及機組的分類，計算出各機組的AGC調(diào)節(jié)功率值，發(fā)送給AGC機組。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)AGC系統(tǒng)物理上包含主站控制系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和電廠控制系統(tǒng)等組成，其總體結(jié)構(gòu)圖如下?？偨Y(jié)構(gòu)圖.jpg

電力系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)轉(zhuǎn)戰(zhàn)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令由網(wǎng)絡(luò)通信工作站或遠程終端通信工作站（RTU）經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)送至電廠控制系統(tǒng)或機組控制器，對發(fā)電機組功率驚醒控制。與此同時，電廠和發(fā)電機組的有關(guān)信息有電廠的網(wǎng)絡(luò)通信工作站和RTU經(jīng)通信網(wǎng)上傳至主站控制系統(tǒng)，供主站控制系統(tǒng)分析和計算。與系統(tǒng)有功功率分配有關(guān)的聯(lián)絡(luò)線功率等信息已經(jīng)變電所自動化系統(tǒng)或RTU上傳至主站控制系統(tǒng)。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC系統(tǒng)性能評價

自動發(fā)電控制系統(tǒng)要求每個控制區(qū)的發(fā)電機組有足夠的調(diào)節(jié)容量，以確?？刂茀^(qū)的發(fā)電功率、電力負荷及聯(lián)絡(luò)線交易的平衡?？刂茀^(qū)的控制性能是以該區(qū)域控制偏差A(yù)CE的大小來衡量的。從北美電力可靠性協(xié)會（NERC）的運行手冊中可以發(fā)現(xiàn)，對AGC的性能評價經(jīng)歷了從A1、A2的標準評價，到以CPS1（ControlPerformanceStandard1）、CPS2的評價標準的發(fā)展過程。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)A1/A2評價標準1、定義

A1標準要求在任何一個10min間隔內(nèi)，ACE必須為零。A2標準規(guī)定了ACE的控制限值，即ACE的10min平均值要小于規(guī)定的。

ACE的10分鐘的平均值的控制限值為，得計算公式：

上式中，可以用以下兩種方法計算：

1)指控區(qū)在冬季或夏季高峰時段，日小時電量的最大變化量（增或減）。

2)指控制區(qū)在一年中任意10h電量變化量（增或減）的平均值。一般情況下個控制區(qū)的每年修改一次。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)2、相關(guān)討論

A1標準要求在任何一個10min間隔內(nèi)，ACE必須為零。這意味著ACE頻繁過零，它可以最大限度的減少無疑交換電量的產(chǎn)生。但是，ACE的頻繁過零，會導(dǎo)致系統(tǒng)進行無謂的反向調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)頻率的恢復(fù)產(chǎn)生負面的影響。主要表現(xiàn)在以下幾方面的缺陷：

1)控制ACE的主要目的是為了保證電網(wǎng)頻率的質(zhì)量，但在A1，A2標準中，卻未體現(xiàn)出頻率質(zhì)量的要求。

2)A1標準要求ACE應(yīng)經(jīng)常過零，從而在一些情況下增加了發(fā)電機組無謂的調(diào)。

3)由于要求控制區(qū)域嚴格按Ld萊控制ACE的10min平均值，因而在控制區(qū)域發(fā)生事故時，與之互聯(lián)的控制區(qū)域在未修改交換計劃時，難以作出較大的支援。3、技術(shù)要點為了達到A1/A2評價標準，AGC的控制模塊總體上可分為計劃值跟蹤控制、區(qū)域ACE調(diào)節(jié)控制和機組調(diào)節(jié)控制這三個控制環(huán)節(jié)，其中核心功能是區(qū)域調(diào)節(jié)控制。區(qū)域調(diào)節(jié)控制的主要技術(shù)是使區(qū)域控制誤差A(yù)CE為零來保持區(qū)域的發(fā)電和負荷與區(qū)域交換功率平衡。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)省級電網(wǎng)AGC控制策略研究

隨著我國互聯(lián)電網(wǎng)的快速發(fā)展，特別是我國特高壓電網(wǎng)逐步建成，在全國范圍內(nèi)優(yōu)化配置電力資源的格局初步呈現(xiàn)，跨區(qū)、跨省聯(lián)絡(luò)線交換電量不斷增長，使對聯(lián)絡(luò)線功率控制的要求進一步提高。在中國電網(wǎng)特有的多級調(diào)度模式下，國調(diào)負責(zé)三華電網(wǎng)的頻率控制，組織、協(xié)調(diào)有關(guān)網(wǎng)省調(diào)處理大擾動事故；網(wǎng)調(diào)負責(zé)區(qū)域電網(wǎng)的頻率調(diào)整、跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率調(diào)整，協(xié)調(diào)處理網(wǎng)內(nèi)擾動；省調(diào)則進行聯(lián)絡(luò)線的頻率偏差控制。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)

保證互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，應(yīng)先保證電網(wǎng)頻率控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。自動發(fā)電控制即是維持電力系統(tǒng)頻率在允許波動范圍內(nèi)，維持相鄰電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線交換功率與計劃值偏差不超過允許范圍的重要技術(shù)。以重慶電網(wǎng)為例，由于重慶地處華中電網(wǎng)管轄范圍，網(wǎng)內(nèi)無國調(diào)、網(wǎng)調(diào)機組，裝機以火電為主，水電為輔，與其他大電網(wǎng)比較，雖電網(wǎng)發(fā)展速度較快，但仍顯弱小，網(wǎng)架薄弱，自身發(fā)電能力不足，近三分之一的電量依賴外購。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)1、原AGC控制策略按|ACE|值大小劃分區(qū)域為：死區(qū)、正常調(diào)節(jié)區(qū)、次緊急調(diào)節(jié)區(qū)、緊急調(diào)節(jié)區(qū)，每個調(diào)節(jié)區(qū)對應(yīng)有不同控制策略。AGC分配主要使用兩種策略：按備用容量分配和按調(diào)整速率分配。分別將單臺機組備用容量占總?cè)萘勘壤?、機組當前調(diào)整速率占所有機組調(diào)整速率和作為ACE的分配因子。原控制策略調(diào)節(jié)功率中比例分量用于控制ACE到零；積分分量用于控制ACE平均值在給定的考核時段內(nèi)不超過規(guī)定的范圍，以保證CPS2指標；CPS分量用于對電網(wǎng)頻率恢復(fù)提供功率支援。而調(diào)度控制一直追求ACE和Δf保持相反的符號，即CPS1≥200%，這也是原CPS控制策略的關(guān)鍵所在。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)2、原控制策略的不足（1）調(diào)度計劃偏離實際由計劃處參考年、月計劃依據(jù)短期負荷預(yù)測數(shù)據(jù)以及機組目前的實際狀況制定日計劃。電廠控制人員在前一日收到機組的日計劃，如果沒有調(diào)度員通知將依此安排機組出力。由于是日前計劃加之重慶水電比例較小，調(diào)峰調(diào)谷能力較弱，計劃與實際情況經(jīng)常出現(xiàn)不符現(xiàn)象。導(dǎo)致調(diào)度運行人員發(fā)現(xiàn)計劃與實際出入時，通過電話頻繁下達修改命令，調(diào)度運行人員的勞動強度較大，勞動效果也不是很好。同時電廠端也反應(yīng)在頻繁調(diào)整機組出力時很難跟上要求的調(diào)功速率，并且有時出現(xiàn)短時間內(nèi)方向相反的指令，不僅對機組磨損較大，也讓運行人員難于應(yīng)付。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)（2）電廠端考核重慶調(diào)度控制機組出力變化、AGC投退的指令均采用傳統(tǒng)人工方式，只有電話錄音作為記錄。自動化系統(tǒng)無法判斷機組跟蹤指令曲線的及時性、機組偏離指令曲線的范圍、產(chǎn)生偏差不合格電量的多少，無法統(tǒng)計機組的AGC投運率。電廠方面站在自身利益角度，在執(zhí)行調(diào)度指令曲線時加負荷及時，減負荷卻滯后。由于獎懲不明晰，參加調(diào)峰的電廠沒有得到獎賞，退AGC的電廠也沒有受到處罰，致使電廠出力不按調(diào)度員預(yù)期要求執(zhí)行，最終結(jié)果就導(dǎo)致重慶電網(wǎng)CPS指標偏低。故處理好調(diào)度與電廠端的關(guān)系，如何利用技術(shù)手段解決機組間協(xié)調(diào)問題意義重大。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)3、重慶電網(wǎng)調(diào)度改進策略1）超短期負荷預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用日前發(fā)電計劃根據(jù)短期負荷預(yù)測安排，而短期負荷預(yù)測由于算法、氣象、時間等原因，與實際負荷存在一定誤差，因此，實時調(diào)度計劃須在日前計劃基礎(chǔ)上進行相應(yīng)調(diào)整。日前計劃機組承擔(dān)跟隨負荷大幅度增減的基礎(chǔ)容量，由15min超短期負荷預(yù)測機組跟蹤未來負荷趨勢，可以降低AGC機組調(diào)功壓力。其中，b是負荷爬坡速率，需結(jié)合電網(wǎng)實際情況進行在線辨識。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)超短期預(yù)測是利用當前時刻前15min的負荷參數(shù)，過濾掉其中最大和最小負荷，按離當前時刻越近權(quán)重越高的原則，將剩下的負荷進行加權(quán)平均處理求均值負荷。表達式如下：這樣處理既排除了瞬間毛刺對當前時刻負荷值選取的影響，又考慮到由于尖峰時刻負荷升降速率較快，過濾后可能造成當前點離實際值差別較大而影響精度。超短期負荷預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用使得對電網(wǎng)負荷趨勢的跟蹤更加準確，機組利用更加科學(xué)，有助于提高區(qū)域電網(wǎng)CPS考核成績。AGC自動發(fā)電控制系統(tǒng)2）機組分類達到不同控制目標按機組性能將其分為三類（如表1）：日前計劃機組、超短期負荷預(yù)測機組、聯(lián)絡(luò)線AGC機組。日前計劃機組跟蹤日前設(shè)定的96點計劃值，多為20萬kW及以下機組，若發(fā)生天氣突變或其他原因造成實際負荷曲線與日前負荷預(yù)測曲線偏差較大，則按一定比例滾動修正日前計劃機組的96點計劃值。超短期負荷預(yù)測機組主要跟蹤負荷趨勢，實時平衡系統(tǒng)每15min進行一次超短期負荷預(yù)測，并對日前計劃機組的下一點計劃及AGC機組的中間目標值進行掃描，得出超短期負荷預(yù)測機