AGC与一次调频解析

交流励磁双馈发电机变速恒频风电系统
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基本概念(1)

AGC与一次调频的实质：
电网的频率的控制
根据电网频率偏离50Hz 的方向和数值，实时在线地通 过发电机组的调速系统（一次调频）自动发电控制系 统（AGC、二次调频），调节能源侧的供电功率以适 应负荷侧用电功率的变化，达到电网发/用电功率的平 衡，从而使电网频率稳定在50Hz 附近的一个允许范围 内。
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常用名词术语(1)

ACE AGC BF CCS DCS
Area Control Error Automatic Generation Control Boiler Fellow Coordinated Control System Distributed Control System


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电厂频率控制
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基本概念（2）

通过发电机组调速系统的自身频率特性对电网的控 制，通常称之为一次调频。它主要是由发电机组调 速系统的静态特性来实现的。（有差调节）
电网AGC 则是考虑电网的宏观控制、经济运行及电 网交换功率控制等因素，向有关机组调速系统下达 相应机组的目标（计划）功率值，从而产生电网范 围内的功率/频率控制，称之为二次调频。（闭环调 节）。
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频率一次调整 频率一次调整定义为在调速系统给定值不变的情况下，利 用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频率(周波)变化改变有功功率输出， 维持同步区域发电输出与电网负荷平衡。一次调频为有差调节。
频率二次调整 频率二次调整定义为 通过改变调频机组调速系统的给定值， 改变其输出功率使电网频率回到额定 值。在一次调频作用后，最终稳定频 率会使机组功率偏离给定值。需通过 调整预先指定的调频机组的负荷设定 值，使各机组的负荷变化量转移到调 频机组上，同时将频率恢复到额定值。 变化周期较长、变动幅度较大，有一 定可预测性。 频率三次调整 缓慢变化、变化幅度 较大，由生产、生活、气象待变化引 起。根据预测的负荷曲线，按最优化 的原则对各发电厂、发电机组之间进 行有功功率的经济分配。
Supervisory Control and Data Acquisition 数据采集与监视 Tie-line Load Frequency Bias Control 联络线功率频率偏差控制

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一次调频概念（1）


机组一次调频性能是指：电网频率发生偏离额定值 时，控制系统改变机组出力的大小以稳定电网频率。 定义为在调速系统给定值不变的情况下，通过转速 反馈作用改变其输出功率来调整电网的频率。在电 网频率按自然调频过程变化的同时，调节系统探测 到机组转速的变化后，通过转速反馈作用迅速调整 各发电机组的输出功率，以维持供电频率稳定。 一次调频范围：100MW及以上火电。机组大修或 调速系统发生变化均应进行一次调频验证试验。
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电网(AGC)运行管理办法
为提高电网AGC运行质量，确保电网频率质
量和网间联络线控制水平，参照电力行业标准
DL/T 657—1998 “火力发电厂模拟量控制系
统在线验收测试规程”（《测试规程》）有关内
容，结合《调度规程》所制定的AGC 系统调度
管理的内容制定。
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AGC机组的相关试验与技术管理
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AGC概念（2）
调度负荷指令 （ADS） AGC允许 AI DI
M
D C S 系 统
E M S
微波通道 （ ）
R T
AGC投入 AGC上限 AGC下限 AGC速率 AGC返回值
DO C AO
单
元 机 组
U
S
系 AO 统 AO AO
电网调度中心（能 量控制系统）
电厂端
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AGC概念（3）
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协调控制系统（1）
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AGC调节性能的改进与提高



AGC方式下，AGC负荷指令频繁地连续变化。（存在的问 题） 机组锅炉炉膛容积大，热容量大，锅炉在接到负荷指令后， 改变煤量到蒸汽流量发生变化需要时间，即蒸汽产生的纯 迟延时间。最终导致汽压响应的迟延；对于负荷响应纯迟 延较大的机组将难以适应。 直吹式机组燃料量从指令变化到煤粉进入炉膛存在较大延 时（中储式制粉系统由于煤粉仓的作用，没有制粉过程的 影响，负荷的响应较快 。） 当机组大修、控制系统改造或自动调节系统发生变化后， 机组协调控制系统调节品质将影响AGC效果。 须进行AGC 试验，重新确保机组AGC调节效果。

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AGC概念（1）


AGC系统称为自动发电控制系统，它完成电网侧 与电源侧的自动控制，可称为大协调控制。而 MCS（或CCS）系统称为单元机组的协调控制， 它完成发电机组侧的自动控制，也可称为小协调 控制。 单元机组协调控制系统：主要通过改变汽机调门 开度和锅炉燃烧率来调节机组输出功率，并保持 机前压力的稳定。
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当外界电负荷增大时，发电机的电磁阻力矩增大，导致转子的转速 下降，反之，转子的转速上升。因此，汽轮机应根据转速偏差改变 调节汽门的开度，即改变进汽量和焓降，使蒸汽的驱动力矩与电磁 阻力矩及摩擦力矩相平衡。故汽轮机调节系统有时称为调速系统。



第一类变化 幅度小、周期短， 具有随机性。P1 第二类变化 幅度较大、周期较 长，有一定可预测性。P2 第三类变化 幅度大、周期长， 由生产、生活和气象等节律引起 的。P3

FFC FTC PLC RB RTU SCADA TBC
Flat Frequency Control Flat Tie-line Control Power Load Controller Run Back Remote Terminal Unit
定频率控制 定联络线功率控制 电厂负荷控制器 机组甩负荷 远方终端单元
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电力系统的一次调频
稳定运行的电力系统，其电源和负荷功率必须是动态平衡的。 当电源功率或负荷发生变化造成变化时（以功率不足为例），系统 的频率就会随之降低，系统中的负荷设备会因为频率下降而影响其 有功的吸收。与此同时，系统中运行的同步发电机组，也会按照其 调速系统的静态特性增加调门开度，弥补系统中功率的不足。
在这个过程中，系统功率负荷的动态平衡完全是自己随动完成 的，不需要人工干预，动态平衡的结果是系统稳定在了一个较低的 频率水平。这个过程即为电力系统的一次调频过程。 可以看到电力系统的一次调频，是由同步发电机组和负荷设备 共同来完成的。 右图为电网的调频调整示意图。其中a点为 系统变化前电网的功率负荷平衡点。 当电网中的负荷从 L1 增加到 L2 时，系统的 功率负荷平衡点将开始沿调速系统的静态特性 线 P1 下滑，直到系统的功率负荷达到一个新的 平衡,b点。 在这个过程中汽轮机调速系统根据电网频率 的变化情况，按照其自身的静态特性来自动调 整所发功率，来满足电网负荷变化的过程 , 即为 机组参与系统的一次调频过程。
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机组AGC基本技术性能测试（2）

2、负荷调节能力测试 （1）测试指令要求 省调测试指令应满足以下要求： a、测试指令应为阶跃指令，一次发出。 b、测试应在增、减两个方向分别进行，且两个方向测 试间的时间间隔应不小于10分钟。 c、测试指令的变化量应大于或等于测试机组AGC可调 范围的50%。
AGC控制状态包括三种：在线、离线、当地；
对电厂而言，应发挥一次调频的作用，随时稳定区 域电网频率；优化 CCS 的调节品质，确保较高的变 负荷速率
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在机组投入CCS运行方式，机组实测负荷信号有效， AGC 指令有效，并且机组实测负荷和AGC负荷指令 偏差小于5MW 时允许投入AGC运行。 如机组需要投入AGC运行方式，暂定为由当值值长和 中调电话联系，决定是否投入AGC运行方式。
过热器 HP IP LP
M em M f GEN
M
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水力发电机组：

在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通 过一定的流量将“载能水”输送到水轮机中，使 水能→旋转机械能→带动发电机组发电→输电线 路→用户
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风力发电机组：

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为 电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理， 是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将 旋转的速度提升，来促使发电机发电。
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AGC概念（1）
AGC：电力系统频率和有功功率自动控制系统
称为自动发电控制（AGC)，亦称负荷与频率 控制（LFC)； 由自动装置和计算机程序对频率 和有功功率进行二次调整实现。 自动发电控制（AGC) 是电力系统能量管理系 统(EMS)中最重要的控制功能。 EMS包含： 自动稳定控制(ASC)、自动发电控制（AGC)
机炉协调方式（COORD） 控制特征：机侧和炉侧同时进行压力和功率的调整，机炉主站在自动。 特点：利用锅炉的蓄热量，功率响应快，又有利于压力的稳定，COORD方 式一般都是在TF或 BF负荷控制方式的基础上形成的，所以实际应用中COORD方式是指以 TF（超临界机组采用效果较好）或BF（目前普遍采用的方式） 为基础协调中的一种。 适应范围：参与AGC控制的机组。
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机组AGC基本技术性能测试（3）


1、机组响应时间Tr Tr = Td－T0 式中：Td—机组实际负荷按照测试指令的方向增加或减少的变化 量最后一次超过ΔP1值的时间。ΔP1以电网的要求和避开机组负 荷的正常波动为原则确定。其中： 600MW机组 ΔP1=1.2MW 300MW机组 ΔP1=1.0MW 200MW机组 ΔP1=0.8MW 125MW机组 ΔP1=0.6MW T0—机组测试指令发出的时间。 2、机组平均负荷调节速率V V = ΔL/（T－T0） ΔL — AGC测试负荷指令的变化量。 T —AGC测试指令发出后，机组实际负荷到达AGC测试负荷指令 目标值死区范围内的时间；死区范围为机组额定有功出力的±1%。