电网自动发电控制(AGC) 技术应用探讨

电网自动发电控制(AGC) 技术应用探讨
电网自动发电控制(AGC)技术应用探讨
王焰
（华北电力大学，北京 102206）
The Exploration of Application of Automatic Generation
Control（AGC）of Power Grid
Wang Yan
（North China Electric Power University, Beijing,102206）
ABSTRACT：This paper incorporating the reality of North China Power Grid, from the point of view of power grid dispatching, summing-up and analysis on AGC evaluation, AGC application of multiregion, calculating of AGC performance index, performance analysis of operating of AGC generating sets, etc.
KEY WORDS：Power Grid；AGC；AGC Evaluation；Functional Setting up；Performance Index ；Performance Analysis
摘要：文章结合华北电网实际，从电网调度角度出发，对自动发电控制技术（AGC）在电网中的考核、多区域自动发电控制应用、性能指标计算、机组运行性能分析等领域的应用进行了分析总结。

关键词：电网；自动发电控制；AGC考核；功能分设；性能指标；性能分析
1. 引言
自动发电控制(AGC)作为调度自动化系统中一项重要的控制功能，是完成频率与有功功率的调整任务的。

其目的是保持电网计划的交换功率和标准频率，并尽可能经济地保持电力系统运行发供电平衡，维持区域间净交换功率为计划值。

华北―东北大区电网联网运行后，为保证华北电网电能质量和网间联络线控制水平，华
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北网调CC―2000 EMS系统AGC功能采用了联络线频率偏移控制（TBC）方式，相继山西、河北、内蒙中调EMS系统AGC功能也采用了TBC控制方式，实现各控制分区负责本分
区内的负荷扰动。

同时，由华北网调EMS系统计算的各控制分区的区域控制误差（ACE）
实时值，实时地（每8秒下发一次）发送到各省（自治区）中调EMS系统和AGC电厂的远
动装置（RTU），使各中调和电厂共同对电网的功率缺赢额实时掌握，并根据调度命令相
应地快速调整发电出力和联络线潮流值，以保证电网优质运行。

截止到2021年底，京津
唐电网投入AGC机组已达到89台，20万以上的火电机组已全部投入AGC，机组总容量已
达34，610MW，其中可调容量为17，205MW，可调容量占统调装机容量的40.29％；河北电网投入AGC机组已达到48台，机组总容量已达18，320MW，其中可调容量为9，060MW，
可调容量占统调装机容量的44.11％：山东电网投入AGC机组已达到85台，机组总容量已达30，645MW，其中可调容量为12，224MW，可调容量占统调装机容量的30.19％；内蒙电网投入AGC机组已达到72台，机组总容量已达21，020MW，其中可调容量为9，800MW，
可调容量占统调装机容量的29.70％；山西电网投入AGC机组已达到65台，机组总容量已达22，480MW，其中可调容量为11，240MW，可调容量占统调装机容量的39.88％：华北电网投入的AGC机组已达359台，机组总容量已达166，257MW，其中可调容量为59，639MW，可调容量占统调装机容量的35.87％，达到并保持了一流电网对AGC运行指标的考核要求（国内一流指标：可调容量占统调装机容量的百分比大于等于12％，国际一流指标:可调
容量占统调装机容量的百分比大于等于20％）。

这表明华北电网在AGC应用方面保持了较高的水平。

2. 区域联网后华北电网自动发电控制（AGC）及其考核的实现
1) AGC软件设计
华北电网AGC纳入CC－2000系统的实时运行环境（RTE）管理，按照面向对象的思想,采用事件驱动的机制，AGC作为一个独立的应用（Application）agcbob，与其它应用之间不产生直接联系，而是靠事件驱动来传递数据，以保证分布式系统各节点agcbob数据库
的一致性和各应用本身的相对独立性和稳定性。

agcbob配置在主、备服务器和其它镜象节点上，主服务器agcbob接收和处理事件并下发控制命令，而备机和镜象只接收处理事件，不下发控制命令。

agcbob包含AGC数据库及方法。

方法由很多函数组成，最重要的是由实时运行环境（RTE）的时间管理进程（timer）发出的周期启动AGC的计算事件和AGC人机
界面agcrap发出的修改参数事件的相应函数。

AGC设点控制以
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事件方式下发给SCADA（包括数据采集与监视控制的全部功能），再由SCADA下发至
前置机。

agcbob还考虑了与EMS应用软件如机组计划，联络线交易计划，超短期负荷预报等的接口。

AGC数据库采用商用关系数据库（采用SYBASE）和实时数据库相结合的技术。

实时数
据库常驻内存并周期地存放在SYBASE中，利用CC－2000提供的数据库访问基本服务函数
完成对数据库的读写等操作。

AGC数据库还包含历史库，存放AGC月度和年度的考核数据。

基于X窗口和Motif开发的AGC界面实现了汉化，包含监视、维护和控制等画面，设
计时充分考虑了调度员的使用方便。

2) 华北电网AGC模式和特点
华北、东北联网后，联络线频率偏差控制（TBC）是大区互联电网AGC控制的主要方式。

从理论上讲，只要各控制区计算区域控制误差（ACE）的频率特性系数等于控制区本
身的自然频率特性系数，各控制区就只承担控制区内部的发电或负荷扰动，而不承担控制
区以外的发电或负荷扰动，这样就真正体现了电网调度公正、公平、合理的原则。

AGC
分层控制指华北网调AGC程序统一计算三省（区）的ACE，再通过远动或计算机通信将
ACE下发至三省（区）AGC，三省（区）AGC根据接收到的ACE调节各自控制区的机组出力。

AGC分层控制有利于体现网省调区域协调控制的优势。

三省（区）的ACE目前采用远动方
式传送。

华北网调除向三省（区）下发各自ACE外，还向京津唐网内所有调频机组（包
括未参加AGC的机组）通过远动方式下发华北网调的ACE，即使机组不参加AGC自动调整，厂站值班人员也可根据ACE变化，手动参与全网频率调整。

这样一方面可以减轻AGC机组
的负担，另一方面更有利于全网频率质量的提高。

AGC控制策略是与考核标准相关的。

华北、东北联网初期，华北电网AGC控制与考核
仍按北美可靠性委员会（NERC）A1、A2标准进行。

A1、A2标准要求正常运行时控制区ACE 在十分钟内至少过零一次及十分钟ACE平均值必须在规定范围Ld内（国调中心要求十五
分钟）。

采用A1、A2标准进行控制，以调整机组出力使ACE在规定时间过零为控制目标，物理概念比较清楚，但要以机组频繁进行调节、增加损耗为代价，而且不利于电网故
障后对事故支援的评价。

3. 基于CC2000系统实现华北网调和京津唐中调AGC功能分设的应用研究
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1) 研究依据
CC2000系统的自动发电控制（AGC）技术在华北电网ACE控制方面，曾经成为保持电
网稳定、保证电能质量的不可缺少的技术手段。

但随着近期华北网调和京津唐中调分设和
华北区域电网成型，原有的AGC功能也需要进行调整。

CC2000系统原有的AGC功能模块是
针对单区域电力系统进行设计的，而网中调分设后的实质是按两级电网分别进行调度，即
形成了多区域电力系统。

因此，解决如何在网调和中调之间实现AGC功能的分设，以及在
此基础上如何基于同一套CC2000系统提供操作支持，可以为网中调分设扫清技术上的障碍，保证电网从从前调度方式向网中调分别调度的稳定过渡。

其实，实行网中调分级调度
以后，上述的问题实质上归结为如何实现多区域自动发电控制问题。

而华北电网结构复杂，500kV线路和220kV线路耦合紧密，限制条件很多，为实现区域自动发电控制带来不少难度。

2) 研究方法和技术路线
研究方法上，在阐明多区域自动发电控制的原理阶段，主要采用数学建模的一般方法
对其算法进行研究，并在此基础上，按照软件工程的一般要求，进行计算模块开发；在研
究两个紧密耦合复杂电网的多区域自动发电控制如何实现阶段，主要采取数字仿真的方法
进行研究；在按照实际的网、中调调度范围实现多区域自动发电控制阶段，结合数字仿真
和逐步扩展范围的试验进行研究；在为网、中调调度员分别实现操作界面支持阶段，结合
调度员调度习惯，按照软件工程的一般要求，进行人机界面软件开发。

技术路线上，采用理论结合实际的技术路线，在保证理论研究有成果的基础上，重点
放在调度工作的生产实际上，以能否为网、中调分设后的调度工作提供方便、高效的AGC
技术支持作为衡量相关研究工作成功与否的标准。

实际进度中，首先通过数学建模，研究多区域自动发电控制的原理和算法，编写计算
模块，另外，结合调度员调度习惯，编写人机界面相关程序；其次，结合华北电网结构，
进行数字仿真，对多区域自动发电控制程序进行测试；最后，按照实际调度范围，进行仿
真和试验，逐步确定各区域相关参数，最终实现工程应用，通过验收。

3) 研究内容和成
果
研究的主要内容和成果包括：研究多区域自动发电控制的原理，建立其数学模型，阐
明各区域内频率变化规律及区域间功率交换规律，并研究多区域自动发电控制的相关算法；根据华北电网结构特点，针对紧密耦合的两个电网，进行多区域自动发电控制程
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序开发和调试；结合数字仿真系统，对开发的多区域自动发电控制程序进行仿真测试，内容应该包括：各种预想机组调度范围仿真、AGC不同控制方式仿真；按照公司最终下达
的华北电网和京津唐电网调度范围，确定多区域自动发电控制的范围，以及联络线（联变）走廊的定义，并结合仿真，再次试验各区域AGC控制方式并确定相关参数；开发新的AGC
操作界面，为网、中调调度员分别提供操作平台；为网、中调实现AGC功能的分设，并为网、中调调度员分别提供AGC操作支持；基于同一套CC2000系统实现多区域自动发电控制，并实现频率/ACE调整的优化；与以上成果相对应的软件包、论文和技术文档。

4. 电网AGC性能指标计算及补偿考核度量办法
1) 网内某台机组一次典型的AGC机组设点控制过程
Pmax,iPNi=P2P3PPdi1PPmin,i10TTT2T3T4T5T6T7T
图中，
Pmin,i是该机组可调的下限出力，
Pmax,i是其可调的上限出力，
PNi是其额定出力，
Pdi是其启停磨临界点功率。

2) 各类性能指标的具体计算方法
定义两类AGC补偿考核指标，即可用率、调节性能:可用率反映机组AGC功能良好可用状态；调节性能目前考虑调节速率、调节精度与响应时间等三个因素的综合体现。

i.
可用率计算公式：KA?可投入AGC时间，其中可投入AGC时间指结算月
月有效时间5/12
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