控制系统简单介绍

“ACE”控制系统简单介绍我厂#1、#2机组自投入“ACE”控制以来，一直受到“双细则”的考核，现将“ACE”的基本定义及如何考核进行说明。

1、AGC简介AGC（Automatic Generation Control）：现代电网控制的一项基本和重要任务，指以控制发电机输出功率来适应负荷波动的闭环反馈控制。

AGC的四个基本目标：a) 发电出力与负荷平衡。

b) 保持系统频率为额定值。

c) 区域联络线潮流与计划相等。

d) 区域内发电厂之间的负荷经济分配。

通常AGC指4个目标中的前3个，特别是第2、3个，包含第4个的AGC称为AGC/EDC。

2、分区控制误差(Area Control Error)，即ACE：ACE = K i ∆f + ∆P tie. iACE 理解上等同于频差，不同是还要考虑调节联络线交换功率偏差∆P tie.i＝∆P tie.i.a- ∆P tie.i.s，即实际值减计划值。

（方向为流出为正）。

控制方式包括：①定频率控制（自动调频）：ACE = K i∆f②定交换功率控制：ACE = ∆P tie.i③联络线控制偏差模式：ACE = K i∆f + ∆P tie.i④自动修正时差控制模式：ACE = K i∆f + ∆P tie.i+ K t∆t，∆t指与频率密切相关的电钟与标准的天文时间的偏差。

⑤自动修正交换电能差控制模式：ACE = K i∆f + ∆P tie.i+ K w∆w，∆w指在规定的合同时间内联络线传输电能与合同数额的偏差。

⑥自动修正时差和交换电能差控制模式：ACE= K i∆ f+ ∆ P t i.e i+ K t ∆ t+ K w∆ w3、AGC分区调频实际的分区调频方程式：“ACE 积差”调节法：⎰ ACE dt + ∆ P i= 0由于是积差调节，当ACE＝0 时，分区调频过程结束，各个区的出力∆P i不再变化。

ACE＝0 表示∆f＝0、∆P tie .i＝0,实现了AGC 的2、3 个目标。

分区电网的调频特点：区内负荷的非计划变化，主要由该区域内的调频厂自己负责，其它区的调频厂只是支援性质。

因此应维持联络线的交换功率。

对于A、B 区域电网，B 区负荷增加a) 最初，调速器来不及动作，由发电机组的转动惯性提供能量，系统频率下降，∆f < 0 。

b) 负荷调节效应起作用，同时A、B 区域电厂的调速器都动作，增加出力，参加频率的一次调整，满足功率平衡，系统达到新的平衡状态，频率恢复到某个水平（低于额定值）。

c) 一次调整结束后，联络线上出现了功率增量∆P AB> 0，同时∆f < 0，A区电网据此（异号）可判断负荷变动发生在非本区，而B区电网发现（∆P BA< 0、∆ f < 0）同号可判断是本区的负荷变化。

此时AGC发现∆P BA、∆f 异常，就开始动作。

d) 调频方程式为：(K i∆f + ∆P tie.i+ ∆P i)=0A 区：由于∆P BA、∆f 异号，故选择合适的频率偏差系数K i可使得(K i∆f + ∆P tie. i)≈ 0，调频器按照调频方程式动作，最终A区调频机组的出力增量∆P i ≈0 ；A 区调频出力不变。

B 区：由于∆P BA、∆f 同号且为负，故调频器按照调频方程式动作，最终B区调频机组的出力增量∆P i >0 ；B 区出力增加。

频率偏差系数K i的确定：①如果K i等于区域的自然频率系数K S（即系统的单位调节功率，等于机组单位调节功率与负荷频率调节系数之和），则是最好。

此时，没有负荷变化的区域，经过频率的一次调整后ACE自然为0（|K i∆f|= |K s∆f|= P tie. i，∆f < 0），不会出现新增的调频功率（(K i∆f + ∆P)=0,则∆P i= 0）。

（设想联络线增加功率好比系统增加新的负荷一tie .i样）；而增加负荷的区域（(K i∆f + ∆P tie.i)<0,则∆P i>0 ），系统一次调整增加的功率将用于联络线功率和负荷功率。

②如果K i> K S，此时，没有负荷变化的区域，经过频率的一次调整后ACE小于为0（|K i∆f|>| K s∆f|，∆f < 0），会出现新增的调频功率（(K i∆f + ∆P tie. i)<0,则∆P i > 0）。

而增加负荷的区域，系统ACE负得更多（(K∆f + ∆P tie. i)<0,则∆P i > 0），会更快调节出力。

i③如果K i< K S，此时，没有负荷变化的区域，经过频率的一次调整后ACE大于0（|K i ∆f|< | K s∆f|，∆f < 0），会减小调频功率（(K i ∆f + ∆P) > 0,则∆P i < 0）。

而增加负荷的区域（(K i ∆f + ∆P tie. i) <0,则∆P tie. i>0），系统ACE负得小，会减慢出力的调整。

i4、AGC总体结构及其实现单台发电机组的AGC 系统示意图P zd输电线功率的整定值；f zd系统频率的整定值；f 系统频率的实际值；B f频率偏差（修正）系数（即Ki）K(S)外部控制回路P c由频率、功率偏差等确定的设定调整功率；N(S)内部控制回路（控制调整调速器的阀门开度）；多台发电机组的AGC 系统示意图发电机组的设定调整功率的分配方式：Pci= p bi+ αi (∑=n i1p Gi+ACE -∑=n i1P) 或P ci= p bi+ α i (∑=n i1p Gi+ACE -∑=n i1P bi) +βi ⋅ACE其中：P ci各台发电机的设定调整功率P bi各台发电机的基点经济功率；P Gi每台发电机的实际输出功率α i 经济分配系数β i 调整分配系数当频率偏差和功率偏差为0时（即ACE），设定调整功率就与发电机总的实际输出功率相等。

结合了自动调频和经济分配。

一般EDC每5min修改一次P bi和αi。

AGC 主要包括二部分：①负荷分配器：根据电力系统频率和其它有关的测量信号，确定发电机组的最佳设定输出功率。

②发电机组控制器：根据负荷分配器确定的最佳设定输出功率，控制调速器的调节特性，使发电机在电网额定频率下所发出的实际输出功率与设定的输出功率相一致。

发电机组控制系统的数字遥测遥控实现示意图AGC的实现：①测量：系统频率、联络线功率、发电机功率②测量周期：2~4s③数字计算：控制回路、负荷分配回路 发电机的设定调整功率信息。

④AGC指令下发的循环周期：小于10s5、关于AGC性能指标计算及补偿考核度量办法：定义两类AGC补偿考核指标，即可用率、调节性能:a、可用率反映机组AGC功能良好可用状态；b、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；各类指标的计算方法如下：（1）可用率月有效时间时间可投入AGC =A K其中可投入AGC 时间指结算月内，机组AGC 保持可用状态的时间长度，月有效时间指月日历时间扣除因为非电厂原因（含检修、通道故障等）造成的不可用时间。

（2）调节性能①调节速率调节速率是指机组响应设点指令的速率，可分为上升速率和下降速率。

,,,,,,,,,,,,,,,, (,) (,)()Ei j Si j di j Ei j Si j Ei j Si j i j Ei j Si j di j Ei j Si j Ei j Si j di j P P P P P T T v P P P P P T T T -⎧∉⎪-⎪=⎨-⎪∈⎪--⎩式中v i,j 是机组i 第j 次调节的调节速率（MW/分钟），P Ei,j 是其结束响应过程时的出力（MW ），P Si,j 是其开始动作时的出力（MW ），T Ei,j 是结束的时刻（分钟），T Si,j 是开始的时刻（分钟），P di,j 是第j 次调节的启停磨临界点功率（MW ），T di,j 是第j 次调节启停磨实际消耗的时间（分钟）。

K 1i ，j =v i,j /v N,i式中，v N,i 为机组i 标准调节速率，单位是MW/分钟，其中：一般的直吹式制粉系统的汽包炉的火电机组为机组额定有功功率的1.5%；一般的带中间储仓式制粉系统的火电机组为机组额定有功功率的2%；循环流化床机组和燃用特殊煤种（如劣质煤，高水分低热值褐煤等）的火电机组为机组额定有功功率的1%；超临界定压运行直流炉机组为机组额定有功功率的1.0%，其他类型直流炉机组为机组额定有功功率的1.5%；燃气机组为机组额定有功功率的4%；水力发电机组为机组额定有功功率的10%。

j i K ,1衡量的是机组i 第j 次实际调节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度。

②调节精度调节精度是指机组响应稳定以后，实际出力和设点出力之间的差值。

,,,,,,,()Ei j Si j T i j i j T i j Ei j Si j P t P dtP T T -⨯∆=-⎰其中，ΔP i,j 为第i 台机组在第j 次调节的偏差量（MW ），P i,j (t)为其在该时段内的实际出力，P i,j 为该时段内的设点指令值，T Ei,j 为该时段终点时刻，T Si,j 为该时段起点时刻。

K 2i ，j =ΔP i,j /调节允许的偏差量式中调节允许的偏差量为机组额定有功功率的1％。

,2i j K 衡量的是该AGC 机组i 第j 次实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度。

③响应时间响应时间是指EMS 系统发出指令之后，机组出力在原出力点的基础上，可靠地跨出与调节方向一致的调节死区所用的时间。

即,10,65up down i j i j t T T t T T =-=-和K 3i ，j =t i,j /标准响应时间式中，t i,j 为机组i 第j 次AGC 机组的响应时间。

火电机组AGC 响应时间应小于1分钟，水电机组AGC 的响应时间应小于20秒。

j i K ,3衡量的是该AGC 机组i 第j 次实际响应时间与标准响应时间相比达到的程度。

④调节性能综合指标每次AGC 动作时按下式计算AGC 调节性能（其中考虑到AGC 机组在线测试条件比并网条件更苛刻，因此对调节速率指标的要求降低为规定值的75%）。

K p i ，j = K 1i ，j /（0.75×K 2i ，j ×K 3i ，j ）式中，j i p K ,衡量的是该AGC 机组i 第j 次调节过程中的调节性能好坏程度。

调节性能日平均值ipd K⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=>=∑=)0(AGC 1)0(AGC 1,n i n i n K K n j j i p ipd 未被调用，机组被调用，机组式中，ipd K 反映了第i 台AGC 机组一天内n 次调节过程中的性能指标平均值。