赵树权，李金航

（昆明工业职业技术学院，云南 昆明650302）

0 引 言

近些年，我国电力企业不断加快电力系统自动化发展，电力系统不断朝向调度自动化、智能化方向迈进。电力系统自动化实现了对电能生产、传输与管理的自动控制、调度与管理[1]。目前，自动发电控制技术结合远程监控技术、执行分配装置、发电机组自动化装置等，形成了一个整体闭环式控制系统。通过对电力系统频率的实时监测与快速调整，实现了对发电机运转出力的自动化控制[2]。目前，国外发达国家自动发电控制的发展趋势主要有零散发电预测与跟踪、环境污染背景下综合燃料的计划性控制等[3]。

1 自动发电控制（AGC）概述

1.1 自动发电控制基本功能

自动发电控制通过对电网机组的二次调整来满足控制目标，降低运行成本[4]。当前，自动发电控制投入到电力系统自动化调度建设应用中，主要是为了解决电力系统运行频率调节与负荷分配的问题，同时满足电力系统功率交换需求。供电频率是电力系统正常运行的重要参数之一。系统电源总输出功率与功率消耗相对平衡的情况下，供电频率保持恒定。如果总输出功率与总功率消耗之间失衡，就会引发电力系统波动，造成频率的崩溃[5]。

1.2 自动发电控制系统组成

这里介绍一种结合自动装置与计算机程序，对系统频率与有功功率进行二次调整的自动发电控制系统。该系统主要由能量管理系统、远方终端机构、单元机组协调控制系统构成。

能量管理系统EMS（Energy Management System）置于电网调度中心，主要实现电网调度与机组之间的通信联系。

微波通道及电厂端的远方终端RTU（Remote Terminal Unit），对电网调度及各机组之间的通信进行指令发布。

单元机组协调控制系统CCS（Coordinated Control System），将电网调度负荷指令转换为机组实际负荷[6]。

2 自动发电控制技术介绍

2.1 基本控制原理

基于电网安全运行的条件，在电网频率与对外净交换功率计划基础上，协调发电机组出力的最优化分配机制，确保发电机组出力经济性达到要求[7]。

区域控制偏差ACE的表达式为：

2.2 与系统频率相关的元件模型

控制系统特性一直是电力系统自动发电控制技术的重要研究内容。对于负荷-频率控制而言，发电机组调速器是最基本的控制工具[8]。

2.2.1 调速器模型

调速器为频率一次调节控制单元，包含飞球调速器、液压机构、连杆机构与转速改变器结构。液压机构由一个伺服阀和一个液压伺服阀马达构成，低功率水平运动被转换为高功率水平运动，进而对高压蒸汽管道的蒸汽阀进行开闭操作。

2.2.2 原动机模型

阀门位置变化导致进气量发生改变，以此调整发电机出力。调节阀门与第一喷嘴之间存在一定空间。阀门启闭时，尽管蒸汽量有所改变，但空气压力无法突变，进而形成机械功率滞后于开度变化，形成汽容影响。

控制特性一般表示为：

其中，ΔPt为要求增加的功率；Yv为蒸汽阀开启给定值；Tu为调速器时间常数；Tu一般在0.5～4s，取值与进水管参数相关。

2.3 系统频率二次调节

图1为二次调频原理，P1为用电频率特性，PG为发电频率特性。当系统稳定运行为n1时，发电总负荷与用电总负荷平衡，即PG1=PL1，此时系统工作频率为额定频率。当系统用电负荷为PL2时，控制发电总负荷平衡，系统工作点位a时，工作频率为fa，则工作频率减少Δfa，此时系统处于不稳定状态。随后，提高发电负荷为PG2，系统工作点转到n2，则工作频率再次回到额定频率，系统重新趋于稳定。

图1 电力系统二次调频

2.4 单元机组协调控制系统

单元机组协调控制系统为AGC的核心部分，故协调系统对各机组的控制响应速率决定了AGC的整体性能。可将机组锅炉控制与汽轮机控制视为一个整体进行协调控制，确保锅炉与汽轮机迅速适应负荷变化需求，并保障机组安全稳定运行。

根据能量平衡方式，它可以分为直接能量平衡与间接能量平衡。现阶段，燃煤火电机组为了实现调度机制的快速响应，主要采用以锅炉为基础的协调控制系统（DEB）。现阶段，我国发电机组为了满足高效调度和快速响应，主要采用CCBF与能量平衡控制系统。调度中心与单元机组之间AGC信号接口，如图2所示。

图2 调度中心与单元机组之间AGC信号接口

3 自动发电控制技术的应用

自动发电控制技术在电力系统的应用初期阶段，大多以单机控制为主。单机自动发电控制在长期实践中存在较高的磨损度，同时存在响应可调范围较小、调节频繁等问题。随着技术的进一步成熟，先从单机控制转换为全厂控制，通过全厂统一控制，提高发电经济型。

贵州电网是南方电网的重要组成部分，负责自动发电控制系统的设计研发与投入运营。贵州电网采用定频率控制作为AGC区域控制模式，区域控制偏差为：

Δf表示电网实际运行频率与控制目标频率偏差；k表示电网频率偏移系数，接近综合频率调节效应，取值为25MW/0.1Hz。

现有AGC机组中，三厂采用AGC控制到电厂模式，主站端调节指令发送到电厂侧频率调节装置，再由调节装置发送指令到电厂各AGC受控机组，出力达到预期调节值。子模式包括电厂AGC、计划值控制、经济调度、退出等。

贵州电网两年来大力推动AGC系统建设，通过全厂控制轮流集中在一台或多台机组上，调整出力方式，有效降低机组调节的频繁程度，减少机组磨损度，提高响应机制总体效益。目前，AGC机组运行稳定，控制指标均满足调节需求，在国内处于较高水平。

4 结 论

随着电力系统自动化调度的快速发展和电网智能建设的不断推进，我国自动发电控制技术进一步成熟。随着电网规模的不断扩大，对电网频率实行手动调节，已经难以满足用电负荷的变化。而AGC技术的运用能够快速、实时减小供需偏差，以平衡用电负荷。自动发电控制技术构建了电网频率与潮流优化控制系统，对于提高电网自动化水平具有重要意义。可见，要扎实提高AGC机组调节水平、控制频率与网间潮流，实现精细化调控，从而降低调控成本。

参考文献：

[1] 武亚光，张 锐，金钟鹤.自动发电控制（AGC）系统运用控制方式与措施探讨[J].东北电力技术，2015，22（10）：1-3.

[2] 王 焰.电网自动发电控制（AGC）技术应用探讨[J].工业计量，2016，20（3）：17-20.

[3] 张茂盛.自动发电控制（AGC）的结构分析及实际应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015，（13）.

[4] 海 晨，胡 萍，栾晓东.自动发电控制（AGC）技术的运用[J].三角洲，2015，（6）：1.

[5] 颜 伟，赵瑞锋，赵 霞，等.自动发电控制中控制策略的研究发展综述[J].电力系统保护与控制，2015，（8）：149-155.

[6] 陈松操，沈丛奇.自动发电控制（AGC）控制策略优化的研究和应用[J].华东电力，2015，34（5）：29-33.

[7] 姚 鹏，张靠社，周 树，等.自动发电控制（AGC）服务调配应用研究[J].电力系统保护与控制，2016，39（21）：120-125.

[8] 张应田，郭凌旭，冯长强.自动发电控制技术研究及应用[J].自动化与仪表，2014，26（9）：36-39.