浅论水电厂自动发电控制技术

浅论水电厂自动发电控制技术

摘要:自动发电控制（Automatic Generation Control,简称AGC）是一个综合性的控制功能,主要工作是实时监控负荷变化,并及时作出响应,迅速满足电力电能的供需平衡,进而提高电能的供应质量。水电厂的自动发电控制系统,保证了电网安全和经济运行。本文探讨了发电控制的含义、目标和内容,分析了AGC的系统结构与控制方式,提出了水电厂AGC实施的方案。

关键词:水电厂自动发电控制AGC

AGC是一种闭环控制系统,建立在以计算机为核心的能量管理系统以及发电机组协调控制盒的信息系统基础之上。是实现自动化的运行控制,建设大规模的电力系统的一项最基本实用的功能。AGC对基础通信的自动化要求高,涉及范围广,相关环节多。它集中地反映了电力系统在计算机技术和通信技术及自动化控制技术等领域的应用实践,还需要相应的管理体制。

1 水电厂的自动发电控制系统（AGC）的有关概念

水电厂的AGC,是指按照预定的条件与要求,用迅速经济的方式自动控制水电厂的有功功率,以此满足电力系统的需要。为了使各机组的负荷分配值合理,负荷分配值会由运行的限制条件对它进行合理

性的检验。在保证电厂与电力系统的安全运行下,AGC运行要以经济为原则,确保电厂机组运行台数和运行机组的组合,促使机组运行情况是优化工况,并且对机组起停合理的按排。水电厂的AGC实现了对全厂有功功率、系统频率的变化及时作出反应,从而满足电力系统的需求。

AGC功能分为功率控制和频率控制两种方式。在功率控制的方式下,既可选给定全厂有功功率设定值或给定机组功率设定值,也可以按照负荷曲线给定全厂有功功率设定值或机组有功功率设定值。与之相反,在频率控制的方式下,调节的目标则是保持电力系的统频率在系统要求的规定内。在这样的前提下,合理分配机组间的自负荷。

2 自动发电控制系统（AGC）的构成

在整个电力系统中,AGC的总体结构主要包括计划跟踪控制、区域调节控制和机组控制三个控制环节。此外,整个的AGC系统也可分为电网的AGC（决策控制层）、点发机组的AGC（指令执行层）两大层。

3 水电厂的AGC分组控制方式

三峡和葛洲坝电厂均有大量的机组（三峡26台,葛洲坝21台）,

这一点,跟一般机组台数较少的水电厂（隔河岩电厂4台）不同。从经济的运行角度看,机组间均严格按等微增的原则分配负荷,全厂的流量才会最小。但是,如果所有的机组参与了AGC,就会导致所有机组频繁地调节动作,这就会大大增加机组的维修费用,相较于用水的经济性,反而得不偿失。因此,在实际中,我们可以采用一种折中的方式,在满足负荷频率调节要求的前提下,运用少数机组参加AGC运行,一部分的机组当作是AGC备用机组;另一部分机组作为固定的负荷运行。同时,在全厂整个AGC负荷变化较大时,这些备用的机组也可以参加负分配,如此,既支援了紧急调频,也免除了为满足负荷平衡而频繁地开停机,从而达到经济运行的目的。

AGC负荷分配的策略包括以下几个方面的内容:(1)在总负荷中,扣除不参加AGC母线上的设定负荷及AGC母线上的机组负荷,得到AGC负荷;(2)计算AGC机组出力的上下限,如果,AGC设定负荷在该规定范围内,则以经济的运行原则分配负荷;(3)AGC机组与AGC后备机组统一被称为AGC机组,在这些机组间按照经济的原则分配负荷。

4 水电厂AGC的实施方案

水电厂AGC需要与计算机的监控系统相适应。目前,最先进的AGC大都采用的是分层的控制模式。一般,水电厂的AGC分为两级:电厂控制级和机组控制级。

为了满足上级下达的电厂需发功率,水电厂控制级的计算机计算出当前水头下应该运行的机组台号与各运行机组应发的功率,然后将计算结果交给机组执行。后者对电厂级发来的命令进行合理性的校核,提高其安全性,再经过调速器同开停机组的功率与起停。同时,机组控制级还将对各台机组进行实时监控,机组运行的状态、实发功率等这些实时信息都将返回电厂的控制级计算机。

一般情况下,我们均由水电厂承担电力系统的调频、调峰任务。一是因为水电厂的调节性能好;另一个是因为调节的速度快。电力系统中,大多数的小型水电厂一般仅承担发电的任务;大中型的水电厂和作为主力电厂的中小型水电厂还需具备调频、调峰功能。除此之外,在实行水电厂AGC时,既需满足电力系统负荷的平衡,还要考虑其他的限制条件,比如:上、下游工农业的用水状况,航运对水流变化速率的影响,汛前、汛后蓄水容量等要求,所以,水电厂还需具备定水发电的功能,在给定水头的要求下,多发电,提高水电厂的经济效益。一般情况下,各类水电厂AGC均具有调频功能、功率控制功能和按给定水位发电功能及机组间频率经济分配功能。

5 在水电厂AGC运行中,工作人员需要注意的问题

在水电厂AGC运行中,运行人员必须注意以下几个问题:第一,对机组各导轴承温度的实时监控,AGC投入时,机组因负荷频繁变化在

长时间非最优工况运行,这就可能导致机组各部的温度升高,因此,需要工作人员加强对机组各部分的实时监控;第二,水电厂AGC投入时,还需要注意闸首水位变化,及时地核对水位和栅差,在水位接近最低水位或者是栅差接近最大的允许栅差时,迅速地联系调度调整负荷,此外,在水位降到最低或是栅差超过允许值,从而影响到水工建筑物的安全运行但调度中心仍未及时减负荷的情况下,及时将AGC退出,调整负荷,以免发生随洞进气等状况,从而引发事故;第三,加强工作人员对设备的巡检,同时,调速器各部也应该加强机柜和管路间的巡视,在油泵启动较为频繁时,还应对油泵电机的温度和电缆的连接部分进行实时测温;第四,根据河道入库流量,运行人员可以对每天负荷的情况作出计划,根据这些计划加强与调度中心的联系,尽量多发高峰负荷,将业主的经济利益最大化。

参考文献

[1] 徐宏雷,郑伟,智勇,等.水电厂自动发电控制技术在我国的应用[C]//甘肃省水力发电工程学会、广东省水力发电工程学会、湖南省水力发电工程学会2010年水电站机电技术研讨会论文集,2010:306-308.

[2] 徐宏雷,郑伟,智勇,等.水电厂自动发电控制技术在我国的应用[C]//甘肃省电机工程学会2010年学术年会论文集,2010:443-445.

[3] 蒋伟.自动发电控制技术在水电厂中的应用[J].科技资