火電廠AGC系統(tǒng)試驗(yàn)與分析

穆小亮 廉永 劉躍峰 劉園偉 陳光華

摘要：簡(jiǎn)要介紹了目前火電廠AGC系統(tǒng)試驗(yàn)的現(xiàn)狀，指出了系統(tǒng)級(jí)測(cè)試的不足。在分析火電廠AGC系統(tǒng)控制原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家管理規(guī)定的要求，提出了火電廠AGC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試檢驗(yàn)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)了有針對(duì)性的測(cè)試項(xiàng)目和方法。以火電廠AGC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)的典型問題為例，進(jìn)一步規(guī)范了火電廠AGC系統(tǒng)檢測(cè)工作。

關(guān)鍵詞：火電廠;AGC系統(tǒng);現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收

0 引言

為了落實(shí)低碳環(huán)保和節(jié)能減排政策，我國(guó)對(duì)電網(wǎng)節(jié)能調(diào)度的要求不斷提高，促使火電廠積極研究各種節(jié)能措施。在此背景下，AGC系統(tǒng)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。目前，針對(duì)火電廠AGC系統(tǒng)的檢驗(yàn)，只停留在機(jī)組和子站層面，重在驗(yàn)證機(jī)組側(cè)DCS系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)，缺少對(duì)AGC系統(tǒng)整體以及發(fā)電廠AGC系統(tǒng)與調(diào)度主站之間信息和命令交互功能測(cè)試的驗(yàn)證。系統(tǒng)級(jí)測(cè)試檢驗(yàn)的缺失，給電網(wǎng)安全發(fā)電、并網(wǎng)和安全運(yùn)行埋下了隱患，越來越引起了發(fā)電廠和電網(wǎng)公司的重視。國(guó)家能源局等機(jī)構(gòu)也針對(duì)AGC系統(tǒng)提出了加強(qiáng)檢驗(yàn)檢測(cè)的要求，以便在電網(wǎng)并網(wǎng)前發(fā)現(xiàn)并排除安全隱患，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性。

1 火電廠AGC系統(tǒng)控制原理

1.1? ? AGC系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

AGC系統(tǒng)采用的是雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，結(jié)合綜合煤耗優(yōu)化和比例分配等控制策略，以電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行為前提，實(shí)現(xiàn)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)能減排為最終目標(biāo)。

1.2? ? AGC系統(tǒng)控制流程

本文以配置3個(gè)機(jī)組的火電廠為例，AGC系統(tǒng)接受到上級(jí)調(diào)度中心實(shí)時(shí)下發(fā)的負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，同時(shí)在線采集3個(gè)機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。在滿足響應(yīng)速度與響應(yīng)準(zhǔn)確性的前提下，AGC系統(tǒng)通過計(jì)算制定各機(jī)組間有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配策略，并將優(yōu)化分配的結(jié)果直接傳送給3個(gè)機(jī)組的DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組有功功率的自動(dòng)增減。AGC系統(tǒng)控制流程如圖1所示。

1.3? ? AGC系統(tǒng)控制模式

AGC系統(tǒng)控制模式主要包括電廠控制模式和調(diào)度控制模式兩種模式。

電廠控制模式是指調(diào)度AGC系統(tǒng)處于退出狀態(tài)，各機(jī)組DCS系統(tǒng)投入AGC系統(tǒng)，調(diào)節(jié)負(fù)荷指令由操作員通過操作站手動(dòng)下發(fā)，然后通過負(fù)荷優(yōu)化控制系統(tǒng)，計(jì)算分配給各個(gè)機(jī)組調(diào)節(jié)指令。

調(diào)度控制模式是指調(diào)度AGC系統(tǒng)處于投入狀態(tài)，各機(jī)組DCS系統(tǒng)投入AGC系統(tǒng)，調(diào)節(jié)負(fù)荷指令由調(diào)度下發(fā)，然后通過負(fù)荷優(yōu)化控制系統(tǒng)，計(jì)算分配給各個(gè)機(jī)組調(diào)節(jié)指令。

2 火電廠AGC系統(tǒng)測(cè)試

2.1? ? 測(cè)試重點(diǎn)

根據(jù)《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)》（GB/T 13730—2002）、《火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)條件》（DL/T 924—2005）、《火力發(fā)電廠電力網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5226—2005）等標(biāo)準(zhǔn)，以及國(guó)家電監(jiān)會(huì)第22號(hào)令《電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則（試行）》、電監(jiān)市場(chǎng)〔2006〕42號(hào)令《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》等文件要求，火電廠AGC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收需要重點(diǎn)驗(yàn)證以下內(nèi)容：

（1）指令收發(fā)的正確性。主要驗(yàn)證AGC系統(tǒng)與調(diào)度通信是否正常，并驗(yàn)證電廠與調(diào)度信號(hào)傳遞、指令傳遞的正確性。

（2）火電廠AGC系統(tǒng)保護(hù)邏輯的正確性。主要檢驗(yàn)電廠AGC系統(tǒng)在運(yùn)行異常時(shí)，是否能夠保持原令，是否能給出告警，是否正常退出并保持電廠出力不變，是否出現(xiàn)溜負(fù)荷等異常情況。

（3）火電廠AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)速率和調(diào)節(jié)精度是否滿足調(diào)度需求。主要驗(yàn)證AGC系統(tǒng)能否根據(jù)調(diào)度指令，采取正確的功率分配策略進(jìn)行計(jì)算和控制，測(cè)試AGC系統(tǒng)對(duì)全廠有功功率的調(diào)節(jié)精度與調(diào)節(jié)性能是否滿足要求，測(cè)試AGC系統(tǒng)工作是否正確、可靠，同時(shí)，測(cè)試AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率。

（4）火電廠AGC系統(tǒng)指令的跟隨正確性。主要驗(yàn)證AGC系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行性，測(cè)試系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中有無異常情況出現(xiàn)。

2.2? ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

針對(duì)火電廠AGC系統(tǒng)測(cè)試中需要重點(diǎn)驗(yàn)證的內(nèi)容，本文也設(shè)計(jì)了針對(duì)性的測(cè)試項(xiàng)目，具體如下：

2.2.1? ? 上、下行信號(hào)收發(fā)試驗(yàn)

（1）根據(jù)調(diào)度點(diǎn)表，檢驗(yàn)工程師在火電廠與調(diào)度進(jìn)行通信點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳動(dòng)，包括遙信（包括SOE事件）、遙測(cè)信號(hào)，調(diào)度值班員觀察信號(hào)接收情況（遙測(cè)信號(hào)在調(diào)節(jié)上、下限范圍內(nèi)，至少上送兩個(gè)信號(hào)）;

（2）調(diào)度值班員根據(jù)電廠實(shí)際情況，下發(fā)不同的遙調(diào)指令，檢驗(yàn)工程師在火電廠觀察并記錄監(jiān)控系統(tǒng)的接收情況（指令在調(diào)節(jié)上、下限范圍內(nèi)，至少下發(fā)兩個(gè)指令）。

2.2.2? ? AGC保護(hù)功能試驗(yàn)

（1）依次模擬安穩(wěn)切機(jī)動(dòng)作、母線不平衡動(dòng)作、全廠輔機(jī)故障、機(jī)組有功不可調(diào)等情況，在監(jiān)控系統(tǒng)上查看告警及AGC系統(tǒng)反映情況;

（2）依次模擬AGC指令越AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)上、下限及幅度等情況，在監(jiān)控系統(tǒng)上查看告警及AGC系統(tǒng)反映情況;

（3）依次模擬有功采集模塊故障、遙信數(shù)據(jù)位壞數(shù)據(jù)、遙信和遙測(cè)沖突等情況，在監(jiān)控系統(tǒng)上查看告警及AGC系統(tǒng)反映情況。

2.2.3? ? 階躍響應(yīng)試驗(yàn)

（1）調(diào)度值班員根據(jù)電廠實(shí)際情況，在不同時(shí)間點(diǎn)下發(fā)不同的調(diào)節(jié)指令，從AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)下限逐漸提高到AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)上限，在監(jiān)控系統(tǒng)上觀察并記錄每次變化的時(shí)間和調(diào)節(jié)后的負(fù)荷，以此計(jì)算AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)速率是否滿足調(diào)度需求;

（2）調(diào)度值班員根據(jù)電廠實(shí)際情況，在不同時(shí)間點(diǎn)下發(fā)不同的調(diào)節(jié)指令，從AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)上限逐漸下降到AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)下限，在監(jiān)控系統(tǒng)上觀察并記錄每次變化的時(shí)間和調(diào)節(jié)后的負(fù)荷，以此計(jì)算AGC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)速率是否滿足調(diào)度需求。

2.2.4? ? 24 h運(yùn)行曲線試驗(yàn)

根據(jù)電廠實(shí)際情況，調(diào)度自動(dòng)下發(fā)AGC指令。電廠接收并實(shí)際調(diào)節(jié)機(jī)組的出力，連續(xù)試運(yùn)行24 h，在監(jiān)控系統(tǒng)上觀察并記錄電廠AGC系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷與調(diào)度下發(fā)負(fù)荷指令之間的偏差。

3 典型問題分析

實(shí)驗(yàn)室配合開展了3個(gè)火電廠的AGC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試，填補(bǔ)了火電廠AGC系統(tǒng)整體以及火電廠AGC系統(tǒng)與調(diào)度主站之間信息和命令交互功能測(cè)試的缺失，驗(yàn)證了火電廠AGC系統(tǒng)的有效性。本文對(duì)AGC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)的一些典型問題進(jìn)行分析，具體如下：

3.1? ? 不同AGC系統(tǒng)主機(jī)顯示數(shù)據(jù)不一致

測(cè)試條件：給裝置輸入數(shù)據(jù)，在不同的AGC主機(jī)上查看裝置數(shù)據(jù)。

測(cè)試現(xiàn)象：火電廠內(nèi)部，不同位置的AGC主機(jī)顯示數(shù)據(jù)不一致。

問題分析：廠家在調(diào)試過程中，只更新了某一AGC主機(jī)的程序和配置文件，未對(duì)其他主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，這就要求廠家在調(diào)試完成后，對(duì)所有服務(wù)器的程序和配置文件進(jìn)行更新，使所有服務(wù)器上的數(shù)據(jù)及畫面保持一致。

安全隱患：不同的AGC主機(jī)上顯示不同的遙信狀態(tài)和遙測(cè)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致電廠值班員誤操作。

3.2? ? 調(diào)度側(cè)數(shù)據(jù)與電廠側(cè)數(shù)據(jù)不一致

測(cè)試條件：調(diào)度控制模式下，將電廠與調(diào)度間通信的光纖拔出，模擬通信中斷。

測(cè)試現(xiàn)象：120 s后，調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)顯示調(diào)節(jié)權(quán)由調(diào)度切換為電廠。但是，電廠監(jiān)控系統(tǒng)始終顯示調(diào)節(jié)權(quán)在調(diào)度，無切換過程。調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)顯示與電廠監(jiān)控系統(tǒng)顯示不一致。

問題分析：調(diào)度側(cè)配置參數(shù)與電廠側(cè)配置參數(shù)不一致，檢驗(yàn)工程師應(yīng)和調(diào)度確認(rèn)實(shí)測(cè)點(diǎn)的配置參數(shù)，確保電廠側(cè)和調(diào)度側(cè)配置參數(shù)一致。

安全隱患：機(jī)組控制權(quán)歸屬混亂，導(dǎo)致電廠值班員和調(diào)度值班員均不下發(fā)調(diào)節(jié)指令，發(fā)電過程無負(fù)荷調(diào)節(jié)。

3.3? ? 機(jī)組就地功能失效

測(cè)試條件：在電廠控制模式下，火電廠將1#機(jī)組LCU切為現(xiàn)地模式（1#機(jī)組退出AGC系統(tǒng)）。此時(shí)，檢驗(yàn)工程師在火電廠監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)1#機(jī)組LCU調(diào)節(jié)指令。

測(cè)試現(xiàn)象：火電廠1#機(jī)組LCU執(zhí)行梯調(diào)下發(fā)調(diào)節(jié)指令（1#機(jī)組LCU切為現(xiàn)地模式，不應(yīng)執(zhí)行調(diào)節(jié)指令）。

問題分析：火電廠1#機(jī)組接線錯(cuò)誤。

安全隱患：LCU就地控制的時(shí)候，若遠(yuǎn)方有合閘指令，機(jī)組會(huì)繼續(xù)合閘，造成人員傷亡。

3.4? ? 監(jiān)控系統(tǒng)顯示保護(hù)動(dòng)作信號(hào)錯(cuò)誤

測(cè)試條件：模擬#1、#2機(jī)組AGC系統(tǒng)產(chǎn)生低周波閉鎖減信號(hào)。

測(cè)試現(xiàn)象：AGC系統(tǒng)監(jiān)控畫面中“#1、#2機(jī)組AGC低周波閉鎖減”信號(hào)光字牌文字描述為“#1、#2機(jī)組AGC高周波閉鎖增”。

問題分析：AGC系統(tǒng)廠家在做監(jiān)控畫面的時(shí)候，保護(hù)告警信號(hào)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤。

安全隱患：電廠值班人員無法得知低周波告警，給AGC系統(tǒng)下發(fā)減負(fù)荷指令，因機(jī)組不執(zhí)行，認(rèn)為AGC系統(tǒng)失效。調(diào)度控制模式下，檢測(cè)到電網(wǎng)周波小于周波設(shè)定值下限時(shí)，AGC系統(tǒng)不執(zhí)行AGC減負(fù)荷指令;檢測(cè)到電網(wǎng)周波大于周波設(shè)定值上限時(shí)，AGC控制系統(tǒng)不執(zhí)行AGC增負(fù)荷指令。

4 結(jié)語(yǔ)

火電廠通過開展AGC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試工作，從AGC系統(tǒng)整體及其與調(diào)度主站的交互等方面，對(duì)AGC系統(tǒng)功能和邏輯進(jìn)行了驗(yàn)證，可以有效發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，彌補(bǔ)機(jī)組測(cè)試存在的不足。

發(fā)電廠作為整個(gè)電力系統(tǒng)的能量源泉，在并網(wǎng)前，借助專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，針對(duì)AGC系統(tǒng)開展專業(yè)的驗(yàn)收測(cè)試，是進(jìn)一步規(guī)范AGC系統(tǒng)檢驗(yàn)檢測(cè)工作，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證發(fā)電安全、節(jié)約能源和消耗的有效途徑。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 師延平，祁延強(qiáng).火電廠自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）試驗(yàn)及運(yùn)行技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（18）：261-262.

[2] 金豐，陳建國(guó).火電機(jī)組一次調(diào)頻和AGC性能優(yōu)化分析[J].東北電力技術(shù)，2014（5）：7-10.

[3] 周亮亮，張光玉.淺析AGC及一次調(diào)頻控制系統(tǒng)優(yōu)化[J].科技視界，2013（18）：139-140.

[4] 何平.廠級(jí)AGC系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用[J].云南電力技術(shù)，2013（3）：64-66.

收稿日期：2020-07-04

作者簡(jiǎn)介：穆小亮（1988—），男，河南許昌人，碩士研究生，研究方向：智能變電站自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)及時(shí)間同步測(cè)試技術(shù)。