三峡梯级调度自动化系统AGC的功能设计与实现

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(1.1) 其中:
TCGCS 为梯级电厂的实发总有功 (MW), fs 为目标频率 (Hz), fa 为实时频率 (Hz), Bf 为频率调差系数 (MW/0.1 Hz)
d)紧急调频方式(频差方式) 根据频率限值调节各电厂的有功。 在这种方式下,当系统频率超过紧急调频启动上限或小 于紧急调频启动下限时,当系统实时频率落入上图中的紧急 调频带时,AGC 参与紧急调频,系统频率恢复正常后,或手动 切除紧急调频方式后,AGC 自动回到原运行方式。 紧急调频上限为旋转备用容量即当前水头下的最大出 力,下限为当前水头下,运行机组最大出力的 70%(三峡左岸 机组)。在此调节范围内,AGC 将根据以下公式计算总有功并 分配给各电厂或母线同时报警。
收稿日期:2009-03-28 作者简介:谭 华(1969- ) ,男,高级工程师,从事梯级电力调度自动化 系统研究和维护工作。
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水电站机电技术
第 32 卷
值,如满足约束条件则下发到各电厂或母线,否则给出报警。 5)AGC 状态(执行 / 挂起) 为了 AGC 的安全起见,特设置了一些闭锁条件,当闭锁
三峡与葛洲坝水利枢纽之间距离近且河道狭窄,葛洲 坝水库库容很小。为保证两枢纽的安全可靠运行,并充分发 挥两枢纽在防洪、发电、航运等方面的综合效益,按照枢纽 的规划设计,两枢纽在防洪、发电、航运等方面必须按梯级 枢纽运行,实行联合统一调度,并应实现梯级调度管理的自 动化。
1 三峡梯级调度自动化系统 AGC 的功能设计与 实现
左岸电站、右岸电站、地下电站;第三层为左一、左二,右一、 右二;第四层为每个电站中的等效 VGS 机组、等效 ALSTOM 机组。
b)将葛洲坝枢纽分为三层:第一层为葛洲坝;第二层为 大江、二江电厂;第三层为等效大机、等效小机。
c)为了减小动态规划法的计算量,采用黄金分割办法, 通过不断减小搜索范围的方法,变步长寻优。
第 32 卷 第 3 期
水电站机电技术
Vol.32 No.3
2009 年 6 月
Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station
Jun.2009
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三峡梯级调度自动化系统 AGC 的功能设计与实现
谭华
(三峡能设计、分配算法和优化的角度深入地阐述了三峡梯级调度 AGC的实现过程,最后结合三峡梯级调度
AGC闭环试验的数据对三峡梯级调度 AGC功能进行了验证与总结。
关键词:梯级调度;AGC;调节;闭环
中图分类号:TV736
文献标识码:B
文章编号:1 672- 5387(2009)03- 0059- 04
条件满足时,AGC 执行相应的功能,否则将挂起(这时 AGC 维 持现有状态),直到条件满足。
6)梯级调度 AGC 调节方式 梯级调度 AGC 包括以下方式,梯级调度运行人员通过 软开关进行每种方式的切换。 a)功率给定方式 在这种方式下,梯级调度 AGC 将根据给定的梯级总有 功,调节各电厂或母线的有功。当梯级调度 AGC 控制权设置 为“国调”时,梯级调度接收国调下发的给定值,当梯级调度 AGC 控制权设置为“梯级调度”时,由梯级调度运行人员给定 总有功。国调可下达给定值到枢纽或母线。 b)负荷曲线方式 根据日负荷曲线调节各电厂的有功,分今日负荷曲线和 明日负荷曲线两种。 在这种方式下,梯级调度 AGC 根据今日负荷曲线的当 前值调节每个电厂的有功。控制权应为“梯级调度”。 国调应下达曲线,包括:葛洲坝大江、葛洲坝二江、三峡 左一、三峡左二、三峡右一、三峡右二、三峡地下厂房、三峡左 岸、三峡右岸、三峡、葛洲坝。 对于已定的 AGC 调度模式,国调须提供信息,即国调须 保证在正确的调度模式下其数据的可靠性。SPIDER 将根据 AGC 调度模式信息来自动确定采用的是何种调度模式。 c)调频方式 根据系统频率调节各电厂的有功。 调频方式时,梯级调度 AGC 的控制权应在“梯级调度”, 由梯级调度的运行人员通过人机界面给定系统的调频死区 值,当实时频率与目标频率的偏差超过死区值时,梯级调度 AGC 根据以下公式计算总有功,并分配给各电厂:
改进后的算法大大减小了计算量,将计算周期由原来 的几十 s 缩小到现在的 1 s,满足了 AGC 对计算周期的要 求。
三峡梯级调度计算机监控系统 AGC 闭环试验结果与分 析:
2008 年 2 月,三峡梯调监控系统联合三峡左、右电站, 葛洲坝大、二江电站进行了三峡、葛洲坝梯级枢纽 AGC 闭环 调试。
0 梯级枢纽概述
三峡水利枢纽和葛洲坝水利枢纽是在长江干流上兴建 的两座具有防洪、发电、航运等综合利用的水利枢纽;三峡电 站总装机 32 台单机额定功率为 700 MW 的水轮发电机组。 电站以 500 kV 输电线向华中、华东、华南及川东供电。葛洲 坝水电厂为河床式径流电站,总装机 21 台,电站以 500 kV 及 220 kV 输电线向华中及华东供电。
由于三峡电站与葛洲坝电站分属国调中心与华中网 调,为了更好地协调与确定试验时间与发电计划的调整,我 们将 AGC 闭环试验分成梯调 - 三峡 AGC 调试和梯调 - 葛 洲坝 AGC 调试分别进行。下面主要以三峡左、右电站调试 数据作为试验依据。
第3期
谭 华:三峡梯级调度自动化系统 AGC 的功能设计与实现
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系数,使总耗水量最小(或梯级效益最大)。
(1.3)

(1.4)
其中: NTPCG 为总有功 (MW),Pi 为第 i 电厂应分配的负荷
(MW),Wei (P)i 为第 i 电厂分配的负荷为 Pi 时的耗水量, Wecef(i P)i 为第 i 电厂分配的负荷为 Pi 时的电费
否满足各项约束条件,如满足则下发,否则不下发仅报警,并 将报警信息送到国调,给定值与调节对象设置不吻合时,产 生报警。
c)其它调节方式(曲线 / 调频 / 频差)不起作用。 2)控制权在梯级调度 a)调节对象为枢纽 ①调节方式为功率给定 AGC 读取梯级调度运行人员给定的枢纽总有功,并在各 电厂进行分配。 ②调节方式为负荷曲线 AGC 读取今日负荷曲线的枢纽总有功,并在各电厂母线 进行分配。 ③调节方式为调频 AGC 根据当前母线频率是否超过调频死区情况,计算当 前梯级总有功,并在梯级进行分配。 ④调节方式为频差 AGC 根据当前母线频率是否超过紧急调频上、下限情 况,计算当前梯级总有功,并在梯级进行分配。 b)调节对象为母线 ①调节方式为功率给定 运行人员可手动给定不参与梯级 AGC 电厂的总有功, 对于参与梯级调度 AGC 的电厂没有这种调节方式。 ②调节方式为负荷曲线 AGC 读取今日负荷曲线的各母线有功给定,校核是否满 足各项约束条件。操作员根据电厂的运行方式(分母、合母)确 认相应的母线的曲线,当调节对象与母线给定值不对应时, AGC 给出报警信息 (给定值与运行方式不对应),AGC 维持当 前值不变。 ③调节方式为调频 AGC 根据当前母线频率是否超过调频死区情况,计算当 前梯级总有功,并在梯级进行分配。 ④调节方式为频差 AGC 根据当前母线频率是否超过紧急调频上、下限情 况,计算当前梯级总有功,并在梯级进行分配。 1.4 梯级发电优化控制算法 (1)目标函数 AGC 通过上述控制方式实现对梯级的优化控制。根据经 济运行的原则,采用分层动态规划法分配总有功,在满足各 项约束条件的情况下,根据枢纽各厂电价的不同,加入电价
使 We(i P)i =(Q1i+Q2)i △T 为最小 其中:
Q1i 为三峡枢纽出力为 P1i 时的流量,Q2i 为葛洲坝枢纽出 力为 P2i 时的流量
使 Wd(i P)i =(DQ1i+DQ2)i △T 为最小 其中:
DQ1i 为三峡水库的下泻流量 DQ2i 为葛洲坝水库的下泻流量 当 Wd(i P)i =0 时,取 We(i P)i 为目标函数,当 Wd(i P)i !=0 时,取 Wd(i P)i 为目标函数,或使 Wecef(i P)i =PiPricei 为最大 其中: Pricei 为单位电量的电价 (2)约束条件 a)每个电厂所分配的负荷应介于最大、最小出力之间 b)考虑旋转备用容量 c)上下游水位约束 d)流量约束 e)水位变幅约束 f)三峡和葛洲坝水库给定时段的流量变幅 g)机组特性曲线约束。目前按两种类型机组,同类型 机组振动区相同,均为一段振动去考虑。振动区为当前水 头下 70%机组最大负荷以下。并计算出电厂的等效震动 区 h)负荷转移约束。为避免各电厂(母线)之间的负荷转 移,当全枢纽总有功增加时,所有电厂出力不得减少;当全枢 纽总有功减少时,所有电厂出力尽量不增加 i)负荷调节幅度约束 j)开、停机约束 (3)分层动态规划法 由于三峡枢纽各电站机组台数较多,如果采用常规动态 规划法,则存在“维数灾”问题,而三峡要求 AGC 的计算周期 不超过 3 s,因此须对动态规划法进行改进,并将每个电厂内 的同一种类型的机组简化为按相同特性考虑,改进方法如 下: a)将整个三峡枢纽分为四层:第一层为三峡;第二层为
梯级调度 AGC 的控制对象为梯级各水电站。梯级每个 水电站将作为一个整体参加梯级调度 AGC 运行;对其中三 峡左岸电站、三峡右岸电站当其两段母线分段运行时,还可 分别作为两个电站参加梯级调度 AGC 运行。
梯级调度 AGC 的主要功能是:维持梯级发电有功目标 设定值,保持电网频率在规定范围内,满足电网、水库、航运 约束条件下,实现经济运行。负荷分配原则是:根据不同的 AGC 调节模式,按耗水量最小,进行梯级各厂站间的最优负 荷分配。 1.2 功能规范
1.1 设计原则 三峡梯级电站联合优化运行采用分层优化的原则来实
现。根据来水预报及水库的特点,采用梯级发电量最大、水库 蓄水能最大和水能消耗最小等算法进行综合平衡,制定出梯 级电站最优联合经济运行发电计划;利用梯级调度 AGC 按 上级调度部门给定的发电控制目标 (已批准的发电计划),按 照各厂站间负荷优化分配原则,实现总耗水量最小,从而达 到经济运行的目的。
梯级调度 AGC 具有以下功能: (1)在梯级调度 AGC 控制模式下,保证其下的各电厂实 现自动发电目标。 (2)在国调 AGC 控制模式下,保证其下的各电厂实现自 动发电目标。 (3)根据梯级发电优化调度要求,在各电厂合理、经济地 分配总有功,实现梯级电厂经济运行。 (4)对各电厂实现闭环控制或开环控制。 1.3 功能设计详述 (1)梯级调度 AGC 模式 梯级调度 AGC 包括以下模式,梯级调度运行人员可通 过软开关进行每种模式的切换。 1)梯级调度 AGC 功能 该功能可“投入”“/ 退出”,当功能为“投入”时,AGC 运 行,当功能“退出”时,AGC 不运行。 2)梯级调度 AGC 开环 / 闭环功能 当梯级调度 AGC 功能设置为“开环”时,AGC 将给出各 电厂的有功优化值供梯级调度运行人员参考,但不下发给定 值到电厂。 当梯级调度 AGC 功能设置为“闭环”时,AGC 优化分配 总有功并定时下发给定值到电厂。 3)国调 / 梯级调度模式 当梯级调度 AGC 功能设置为“国调”时,梯级调度接受 国调下发的给定值,可给定到母线、枢纽。 仅当梯级调度 AGC 运行在有功给定方式时,国调才能 下达总有功给定值。 当梯级调度 AGC 功能设置为“梯级调度”时,由梯级调 度运行人员给定到母线、枢纽。 4)调节对象(母线 / 枢纽) 梯级调度 AGC 调节对象分母线 / 枢纽两种方式。当调节 对象为枢纽时,AGC 将相应的枢纽总给定在各电厂或母线中 进行分配;当调节对象为母线时,AGC 校核相应的母线给定
(1.2) 其中:TCGCS 为梯级总有功(MW),△f 为频率偏差 (Hz) ,Kemg
为紧急调频系数 (MW/Hz)。 (2)AGC 模式一览 1)控制权在国调 a)调节对象为枢纽,调节方式为功率给定 梯级调度 AGC 接受国调下达的枢纽总有功,并在各电
厂母线进行分配。 b)调节对象为母线,调节方式为功率给定 梯级调度 AGC 接受国调下达的各母线给定值,校核是
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