1、12目 錄第一章、電力系統的頻率調整 第二章、水電廠自動發電控制（AGC）3第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整 在穩態情況下在穩態情況下, 電力系統的頻率是全系統一致的運行參電力系統的頻率是全系統一致的運行參數。當總出力和總負荷數。當總出力和總負荷(包括網損包括網損)發生不平衡時發生不平衡時, 就會產生頻就會產生頻率的偏差。由于負荷是經常發生變化的率的偏差。由于負荷是經常發生變化的, 任何一處的負荷變任何一處的負荷變化都會引起全系統的功率不平衡化都會引起全系統的功率不平衡, 因而導致系統頻率的波動因而導致系統頻率的波動。所以。所以, 電力系統運行中的重要任務之一就是對頻率的監視電力

2、系統運行中的重要任務之一就是對頻率的監視與調節。頻率調節的任務就是當系統有功功率不平衡而使頻與調節。頻率調節的任務就是當系統有功功率不平衡而使頻率偏離額定值時率偏離額定值時, 調節發電機出力以達到新的平衡調節發電機出力以達到新的平衡, 從而保證從而保證將頻率偏移限制在允許的范圍內。將頻率偏移限制在允許的范圍內。 4第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整 電力系統的頻率調整是按照負荷變化的周期和幅值大小區別電力系統的頻率調整是按照負荷變化的周期和幅值大小區別對待的對待的, 一般將負荷變化分解成三種成分。第一種幅度很小一般將負荷變化分解成三種成分。第一種幅度很小, 周期周期又很短又很短,

3、一般小于一般小于10秒秒, 據有隨機性質據有隨機性質, 稱為微小變動分量。第二稱為微小變動分量。第二種變動幅度較大種變動幅度較大, 周期大約在周期大約在10秒至秒至23分鐘之間分鐘之間, 屬于沖擊性的屬于沖擊性的負荷變動。第三種是長周期分量負荷變動。第三種是長周期分量, 周期大約在周期大約在23分鐘之分鐘之1020分分鐘之間鐘之間, 它是由生產、生活和氣象等引起的負荷變化它是由生產、生活和氣象等引起的負荷變化, 有其規律性有其規律性, 可以預測。可以預測。 針對上述三種不同的負荷變動分量針對上述三種不同的負荷變動分量, 將頻率調整相應劃分為將頻率調整相應劃分為一次、二次和三次調整。一次、二次和

4、三次調整。51.1 1.1 頻率的一次調整頻率的一次調整 一次調整是針對第一種負荷變動分量，它是由發電機原動一次調整是針對第一種負荷變動分量，它是由發電機原動機和負荷本身的調節效應共同作用下完成的，因而響應速度最機和負荷本身的調節效應共同作用下完成的，因而響應速度最快。但由于調速器的有差調節特性快。但由于調速器的有差調節特性, , 不能將頻率偏差調到零，不能將頻率偏差調到零，也就是說一次調整是有差調節，負荷變動幅度越大也就是說一次調整是有差調節，負荷變動幅度越大, , 頻率偏差頻率偏差就越大就越大, , 因此靠一次調整不能滿足頻率質量的要求。因此靠一次調整不能滿足頻率質量的要求。 設系統中僅有

5、一臺發電機組和一個綜合負荷，它們的靜態設系統中僅有一臺發電機組和一個綜合負荷，它們的靜態頻率特性分別如圖頻率特性分別如圖1.11.1和圖和圖1.21.2，這些特性曲線都近似的以直線，這些特性曲線都近似的以直線替代。替代。 第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整61.1 1.1 頻率的一次調整頻率的一次調整 發電機組原動機的頻率特性的斜率發電機組原動機的頻率特性的斜率K KG G稱之為發電機的單稱之為發電機的單位調節功率，它標志了隨頻率的升降發電機發出功率減少或位調節功率，它標志了隨頻率的升降發電機發出功率減少或增加的多寡，是可以整定的。綜合負荷的靜態頻率特性也有增加的多寡，是可以整定的

6、。綜合負荷的靜態頻率特性也有一個斜率一個斜率K KL L，稱之為負荷的單位調節功率，它標志了隨頻率，稱之為負荷的單位調節功率，它標志了隨頻率的升降負荷消耗功率減少或增加的多寡，是不可以整定的。的升降負荷消耗功率減少或增加的多寡，是不可以整定的。第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整 f N f f N f 圖1.1 發電機靜頻特性圖 圖1.2 負荷靜頻特性 K G=PG/f KL=PL/f PG PLPGN PLN7第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整1.1 1.1 頻率的一次調整頻率的一次調整 發電機組原動機的頻率特性和負荷的頻率特性的交點就是系發電機組原動機的頻率特性和負

7、荷的頻率特性的交點就是系統的原始運行點，如圖統的原始運行點，如圖1.31.3中的中的O O點。設在點點。設在點O O運行時負荷突然增運行時負荷突然增加加PPL0L0，即負荷的頻率特性突然向上移動，即負荷的頻率特性突然向上移動PPL0L0，則由于負荷突，則由于負荷突增時機組出力不能及時隨之變化，機組將減速，系統頻率將下降。增時機組出力不能及時隨之變化，機組將減速，系統頻率將下降。而在系統頻率下降的同時，機組在調速器的一次調整作用下將增而在系統頻率下降的同時，機組在調速器的一次調整作用下將增加出力，負荷的功率將因它本身的調節效應而減少。前者沿原動加出力，負荷的功率將因它本身的調節效應而減少。前者沿

8、原動機的頻率特性向上增加，后者沿負荷的頻率特性向下減少，經過機的頻率特性向上增加，后者沿負荷的頻率特性向下減少，經過一個衰減的震蕩過程抵達一個新的平衡點，即圖一個衰減的震蕩過程抵達一個新的平衡點，即圖1.31.3中的中的OO點，點，對應頻率偏移對應頻率偏移ff = f= f0 0- f- f0 0 。根據圖。根據圖1.31.3中的幾何關系可以看出：中的幾何關系可以看出：8第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整1.1 1.1 頻率的一次調整頻率的一次調整 P PL0L0 = BO + AB = (K = BO + AB = (KG G + K+ KL L) f = K) f = KS S

9、 * *f (1-1)f (1-1) K KS S稱系統的單位調節功率，它取決于發電機的單位調節功率稱系統的單位調節功率，它取決于發電機的單位調節功率和負荷的單位調節功率。和負荷的單位調節功率。K KS S標志了系統負荷增加或減少時，在發標志了系統負荷增加或減少時，在發電機和負荷的共同作用下系統頻率上升或下降的多寡。電機和負荷的共同作用下系統頻率上升或下降的多寡。 P A P0 O B PL0 O f0 f0 f 圖1.3 頻率的一次調整 9第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整1.2 1.2 頻率的二次調整頻率的二次調整 二次調整是針對第二種負荷變動分量二次調整是針對第二種負荷變動分

10、量, 這種調整需要通過自這種調整需要通過自動或手動方式改變調頻發電機的同步器動或手動方式改變調頻發電機的同步器(也稱調頻器也稱調頻器)來實現。來實現。同步器位置的改變會平移調速系統的靜特性同步器位置的改變會平移調速系統的靜特性, 從而改變發電機出從而改變發電機出力力, 達到調頻的目的。如果參加調頻機組的容量足夠大達到調頻的目的。如果參加調頻機組的容量足夠大, 就可以就可以實現無差調節。二次調整除了對系統的備用容量有要求外實現無差調節。二次調整除了對系統的備用容量有要求外, 還要還要求調整速度能適應負荷的變化求調整速度能適應負荷的變化, 調節過程要穩定。調節過程要穩定。 在圖在圖1.3中，如果不

11、進行二次調整，則在負荷增加中，如果不進行二次調整，則在負荷增加PL0后后，頻率將下降至，頻率將下降至f0、功率增加為、功率增加為P0。在一次調整的基礎上進行。在一次調整的基礎上進行二次調整，就是在頻率二次調整，就是在頻率f0超出允許范圍時，操作調頻器，增加超出允許范圍時，操作調頻器，增加發電機出力，使頻率特性向上移動。發電機出力，使頻率特性向上移動。10 設發電機增發設發電機增發PG0，則運行點又將從點，則運行點又將從點O 轉移到點轉移到點O，如圖如圖1.4所示。點所示。點O對應的頻率為對應的頻率為f0、功率為、功率為P0，即二次調整，即二次調整后頻率偏移后頻率偏移ff由一次調整時的由一次調整

12、時的f0= f0- f0 減少為減少為f0= f0- f0，可以供應負荷的功率由一次調整時的可以供應負荷的功率由一次調整時的P0增加為增加為P0。顯然，由。顯然，由于進行了二次調整，系統頻率質量有了改進。根據圖于進行了二次調整，系統頻率質量有了改進。根據圖1.4中的幾中的幾何關系可以看出：何關系可以看出：PL0 = PG0 + BC + AB = PG0 + KS *f (1-2) (1-2)或或 PL0 - PG0 = KS *f (1-3) (1-3) 如果如果PL0 =PG0，即發電機如數增加了負荷功率的原始，即發電機如數增加了負荷功率的原始增量增量PL0，則，則f=0f=0，亦即實現了

13、所謂的無差調節。無差調節，亦即實現了所謂的無差調節。無差調節如圖如圖1.41.4中虛線所示。中虛線所示。第一章第一章 電力系統頻率調整電力系統頻率調整11 f0f0 f0 f 圖圖1-4 頻率的二次調整頻率的二次調整121.3 頻率的三次調整頻率的三次調整 三次調整是針對第三種負荷變動分量三次調整是針對第三種負荷變動分量, 它隨時間調整機組出它隨時間調整機組出力執行發電計劃力執行發電計劃, 或每隔一段時間或每隔一段時間(如如1分鐘分鐘)按經濟調度原則重新按經濟調度原則重新分配出力。分配出力。 如果能準確地預計系統短期負荷、合理地安排發電計劃（如果能準確地預計系統短期負荷、合理地安排發電計劃（包

14、括機組啟停），既保證了全系統的經濟運行，又在事前就達包括機組啟停），既保證了全系統的經濟運行，又在事前就達到到AGC控制的要求，避免控制的要求，避免AGC頻繁調節機組。目前，尚有大量頻繁調節機組。目前，尚有大量機組不能參加機組不能參加AGC，如果這部分機組能嚴格按照計劃運行，實，如果這部分機組能嚴格按照計劃運行，實際上也參加了發電控制，只是手動控制（際上也參加了發電控制，只是手動控制（MGC）而已。對于）而已。對于AGC可控機組來說，可以直接按在線經濟調度的結果重新分配可控機組來說，可以直接按在線經濟調度的結果重新分配出力，達到經濟運行的目的。出力，達到經濟運行的目的。第一章第一章 電力系統頻

15、率調整電力系統頻率調整13第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 2.1 2.1 概述概述 水電廠以往通常是采用功率成組調節裝置，按流量水電廠以往通常是采用功率成組調節裝置，按流量( (或按水或按水位位) )調節裝置等實現負荷控制功能。在采用了計算機監控系統后調節裝置等實現負荷控制功能。在采用了計算機監控系統后，自動發電控制，自動發電控制(Automatic Generation Control,(Automatic Generation Control,簡稱簡稱AGC)AGC)功能功能在在水電廠控制領域得到了廣泛的使用。水電廠控制領域得到了廣泛的使用。 AGCA

16、GC是指按預定條件和要求，以迅速、經濟的方式自動控制是指按預定條件和要求，以迅速、經濟的方式自動控制水電廠有功功率來滿足系統需要的技術，它是在水輪發電機組自水電廠有功功率來滿足系統需要的技術，它是在水輪發電機組自動控制的基礎上，實現全電廠自動化的一種方式。根據水庫上游動控制的基礎上，實現全電廠自動化的一種方式。根據水庫上游來水量和電力系統的要求，考慮電廠及機組的運行限制條件，在來水量和電力系統的要求，考慮電廠及機組的運行限制條件，在保證電廠安全運行的前提下，以經濟運行為原則，確定電廠機組保證電廠安全運行的前提下，以經濟運行為原則，確定電廠機組運行臺數、運行機組的組合和機組間的負荷分配。在完成這

17、些功運行臺數、運行機組的組合和機組間的負荷分配。在完成這些功能時，要避免由于電力系統負荷短時波動而導致機組的頻繁起、能時，要避免由于電力系統負荷短時波動而導致機組的頻繁起、停。停。14第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 2.1 2.1 概述概述 由于水電廠調節性能好，調節速度快，一般情況下是由水由于水電廠調節性能好，調節速度快，一般情況下是由水電廠來承擔電力系統日負荷圖中的峰荷和腰荷，電網負荷給定電廠來承擔電力系統日負荷圖中的峰荷和腰荷，電網負荷給定的方式有兩種，一是瞬間負荷給定值方式，即按電網的方式有兩種，一是瞬間負荷給定值方式，即按電網AGC定時定時計算出

18、的給定值，即時下達給電廠執行。水庫大，調節性能好計算出的給定值，即時下達給電廠執行。水庫大，調節性能好，機組容量大，在電網中擔任調峰、調頻的水電廠一般采用這，機組容量大，在電網中擔任調峰、調頻的水電廠一般采用這種調節方式。另一種則是日負荷給定曲線的方式，即電網調度種調節方式。另一種則是日負荷給定曲線的方式，即電網調度中心前一日即下達某電廠一天的負荷給定值曲線，到當天中心前一日即下達某電廠一天的負荷給定值曲線，到當天0時計時計算機監控系統即自動將此預先給定的日負荷曲線存于當天該執算機監控系統即自動將此預先給定的日負荷曲線存于當天該執行的日負荷曲線存放區，以便水電廠行的日負荷曲線存放區，以便水電廠

19、AGC執行。執行。 152.2 AGC負荷分配原則負荷分配原則2.2.1 與容量成比例原則與容量成比例原則 這是較為簡單的一種負荷分配原則，在水輪機組的某些特這是較為簡單的一種負荷分配原則，在水輪機組的某些特性曲線不全或不夠精確的前提下，采用該原則比較合理。性曲線不全或不夠精確的前提下，采用該原則比較合理。n ：n臺參加臺參加AGC的機組的機組 ：參加：參加AGC的第臺機組在當前水頭下最大出力的第臺機組在當前水頭下最大出力 ：參加：參加AGC的各臺機組當前水頭下最大出力之和的各臺機組當前水頭下最大出力之和 ：AGC分配到第臺參加分配到第臺參加AGC機組的有功功率機組的有功功率),2, 1(1m

20、axmaxniPPPPniiiAGCimaxiPniiP1maxiP第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 16 2.2.2 按等微增率原則分配按等微增率原則分配 2.2.2.1.耗量特性耗量特性 水電廠中有功功率負荷合理分配的目標是在滿足一定約束水電廠中有功功率負荷合理分配的目標是在滿足一定約束條件的前提下，盡可能節約消耗的水量。發電設備單位時間內條件的前提下，盡可能節約消耗的水量。發電設備單位時間內消耗的能源與發出有功功率的關系，即發電設備輸入與輸出的消耗的能源與發出有功功率的關系，即發電設備輸入與輸出的關系，這種關系稱耗量特性。如圖，其中縱坐標為單位時間內關

21、系，這種關系稱耗量特性。如圖，其中縱坐標為單位時間內消耗的水量消耗的水量W，如每秒鐘多少立方米，橫坐標則為以千瓦或兆，如每秒鐘多少立方米，橫坐標則為以千瓦或兆瓦表示的電功率瓦表示的電功率P Pg g。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 17第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 18 如圖，其中縱坐標為單位時間內消耗的水量如圖，其中縱坐標為單位時間內消耗的水量W，如每，如每秒鐘多少立方米，橫坐標則為以千瓦或兆瓦表示的電功率秒鐘多少立方米，橫坐標則為以千瓦或兆瓦表示的電功率P Pg g。 耗量特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比值耗量

22、特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比值,即單位即單位時間內輸入能量與輸出功率之比稱比耗量時間內輸入能量與輸出功率之比稱比耗量。 耗量特性曲線上某一點切線的斜率稱耗量微增率耗量特性曲線上某一點切線的斜率稱耗量微增率。耗量微增率是單位時間內輸入能量微增量與輸出功率微增耗量微增率是單位時間內輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。即量的比值。即PWdPdWPW第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 19 2.2.2.2.等微增率準則等微增率準則 由前面提出的有功功率負荷合理分配的目標可知，由前面提出的有功功率負荷合理分配的目標可知，AGC的目標函數應當是水電廠的總的水耗量最

23、小。通常認為水電的目標函數應當是水電廠的總的水耗量最小。通常認為水電廠的總的水耗費量只與各發電機組所發有功廠的總的水耗費量只與各發電機組所發有功P Pgigi有關。有關。目標函數目標函數:), 2 , 1()()()()(12211niPQPQPQPQQnigiignngg第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 20約束條件約束條件: : 等約束條件：給定與實發有功功率保持平衡，即等約束條件：給定與實發有功功率保持平衡，即 式中：式中：P Pgi gi 第第i i臺機組所發的有功功率。臺機組所發的有功功率。 P PL L 水電站所帶負荷有功功率。水電站所帶負荷有功

24、功率。 不等約束條件：不等約束條件： 式中式中Q Qi i(P(Pgigi) )表示某發電設備發出有功功率時表示某發電設備發出有功功率時P Pgigi單位時間內所需單位時間內所需消耗的水量。消耗的水量。 021LgnggPPPPmaxminmaxminmaxminiiigigigigigigiVVVQQQPPP第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 21求條件極值問題可用拉格朗日乘數法來解。求條件極值問題可用拉格朗日乘數法來解。即建立一個新的，不受約束的目標函數即建立一個新的，不受約束的目標函數拉格朗日函數。拉格朗日函數。其中：其中： 為等約束條件；為等約束條件；

25、 稱拉格朗日乘數。稱拉格朗日乘數。則求則求C C* *最小值時，應有最小值時，應有顯然，這顯然，這n+1n+1個條件有個條件有),(21gngiggPPPPf0, 0, 0, 0*1*CPCPCPCgngigniLgngigggiigngigggngiggPPPPPPQPPPPfPPPPCC1212121*),()(),(),(第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 220),(0),(),(M0),(),(M0),(),(111111111gngiggngiggngngiggngngiggigngiggigngigggngiggPPPfPPPfPPPPCPPPP

26、fPPPPCPPPPfPPPPCP第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 23由于：由于： 1),(1),()(),()(),()(),(1111111111gngiggigngigggngnngngiggngigiigngiggigggngiggPPPfPPPPfPdPPdQPPPCPdPPdQPPPCPdPPdQPPPCP第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 24最終有最終有 niLgignngiigPPdPdQdPdQdPdQ11100M0M0因為因為 是發電設備是發電設備i i承擔有功功率負荷承擔有功功率負荷P Pgigi時

27、的耗量微增率，時的耗量微增率，所以有所以有這就是等耗量微增率準則。它可解釋為，這就是等耗量微增率準則。它可解釋為，水電廠承擔的有功功水電廠承擔的有功功率一定時（率一定時（PL），為使總耗水量最小，應按相等的耗量微增率），為使總耗水量最小，應按相等的耗量微增率在各發電機組間分配負荷。在各發電機組間分配負荷。igiiqdPdQniqqq1第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 25 2.2.3 多目標規劃原則多目標規劃原則 廠內廠內AGC須按順序依次滿足下列目標：須按順序依次滿足下列目標： （1 1） 省水多發；省水多發； （2 2） AGC分配值與調度給定值盡可能最

28、接近；分配值與調度給定值盡可能最接近； （3 3） 避免機組頻繁穿越振動區；避免機組頻繁穿越振動區； （4 4）相鄰兩次負荷調節所造成的機組負荷波動最小）相鄰兩次負荷調節所造成的機組負荷波動最小。 第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 262.3 AGC的直觀解釋的直觀解釋 水電廠水電廠AGC的最終目的是在保證機組安全可靠運行的前的最終目的是在保證機組安全可靠運行的前提下，以最少的耗水量發出最大的電能。在電廠中，由于每臺提下，以最少的耗水量發出最大的電能。在電廠中，由于每臺機組的容量、運行特性等因素，使得在同一水情條件下，以同機組的容量、運行特性等因素，使得在同

29、一水情條件下，以同樣的功率發電時，所消耗的水量有所不同。因此，應綜合考慮樣的功率發電時，所消耗的水量有所不同。因此，應綜合考慮水情、機組容量、機組不可運行區（汽蝕區、振動區）、機組水情、機組容量、機組不可運行區（汽蝕區、振動區）、機組耗量特性、運行工況等多方面因素，進行水電廠的自動發電控耗量特性、運行工況等多方面因素，進行水電廠的自動發電控制，以達到經濟運行的目的。制，以達到經濟運行的目的。 當系統調度人員或水電廠運行人員根據系統內負荷情況給當系統調度人員或水電廠運行人員根據系統內負荷情況給定了電廠的出力后，如何分配該值于電廠內參加定了電廠的出力后，如何分配該值于電廠內參加AGC機組間就機組間

30、就成為成為AGC所考慮的問題。所考慮的問題。 實際當中，水輪發電機組的出力增大，其消耗的水量也增實際當中，水輪發電機組的出力增大，其消耗的水量也增大，這就是水輪發電機組的水耗量特性，如圖：大，這就是水輪發電機組的水耗量特性，如圖：第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 27 圖中圖中S點表示水輪機組出力為點表示水輪機組出力為P Ps s時，耗水量為時，耗水量為Q Qs s，而，而S點的點的切線斜率則表示了水輪機在出力切線斜率則表示了水輪機在出力P Ps s處，增減單位功率時，耗水處，增減單位功率時，耗水量的增加情況即量的增加情況即 就是通常所說的水耗量微增率。就是

31、通常所說的水耗量微增率。ssPQ第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 28 實際當中，水輪機組的耗量特性是一條凹形向上曲線，所實際當中，水輪機組的耗量特性是一條凹形向上曲線，所以各點的切線斜率是一個遞增的曲線，如下圖：以各點的切線斜率是一個遞增的曲線，如下圖：第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 29假設某水電廠中有兩臺機組，其水耗量微增率曲線如下假設某水電廠中有兩臺機組，其水耗量微增率曲線如下： 第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 30 當給定的全站出力為當給定的全站出力為P PL L時，且時，

32、且 當兩臺水輪機的水耗量微增率當兩臺水輪機的水耗量微增率 時，此時的水耗量時，此時的水耗量最少。最少。 若若P P1 1減少出力減少出力PP（很小），（很小），P P2 2增加出力增加出力PP。 整個電廠出力雖然仍為整個電廠出力雖然仍為 水輪機水輪機1 1可以減少耗水量可以減少耗水量 為梯形的面積為梯形的面積 21PPPs212121PPPPPPP1)1(PPPba第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 31)(21)1(1(21PPPbPaPSdec水輪機水輪機2由于出力增加，耗水量也將增加為梯形由于出力增加，耗水量也將增加為梯形 面積面積)(21)2(2(21

33、 PPPbPaPSinc2)2(PPPba 第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 32 由于由于 （顯然），可以肯定（顯然），可以肯定 ，即全站的耗，即全站的耗水量由于水輪機運行方式的改變而增加。而耗水量最少水量由于水輪機運行方式的改變而增加。而耗水量最少的運行點，則發生在的運行點，則發生在 ，即各臺機組的耗量微，即各臺機組的耗量微增率正當相等時。增率正當相等時。 上述解釋只是粗略地說明，除此之外，實際的上述解釋只是粗略地說明，除此之外，實際的AGCAGC當中還應考慮水輪機的不可運行區（汽蝕區、振動區）當中還應考慮水輪機的不可運行區（汽蝕區、振動區）、容量限制等

34、。、容量限制等。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） decincSSPPP 2133第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 2.4 2.4 機組開停機策略機組開停機策略水電廠水電廠AGC有功分配值有功分配值PAGC可表示為：可表示為： PAGC = PsPAGC Ps表示全廠有功設定值；表示全廠有功設定值；PAGC表示全廠未參加表示全廠未參加AGC機組的實機組的實發有功總和。發有功總和。2.4.1 2.4.1 機組開機算法機組開機算法1、理論開機條件：、理論開機條件：PAGC+PbPT式中式中 Pb表示全廠的旋轉備用容量；表示全廠

35、的旋轉備用容量；PT表示全廠參加表示全廠參加AGC且且處于發電態機組的可調節容量。處于發電態機組的可調節容量。2、理論開機臺數：、理論開機臺數：Nk = (PAGC+Pb - PT)/Pm + 1式中式中 Nk為理論開機臺數；為理論開機臺數； P Pm m 為單機最大容量。為單機最大容量。 34第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 2.4.2 2.4.2 機組停機算法機組停機算法1、理論停機條件：、理論停機條件：PT （PAGC+Pb） Pm 2 2、理論停機臺數：、理論停機臺數：N Nt t = (= (PT (PAGC+Pb)/Pm 式中式中 N Nt t為

36、理論停機臺數。為理論停機臺數。2.4.3 2.4.3 避免機組頻繁起停的措施避免機組頻繁起停的措施1 1、在理論開停機臺數對應的調節范圍兩側設置覆蓋區。如果、在理論開停機臺數對應的調節范圍兩側設置覆蓋區。如果電廠需要增加有功，則只有等電廠需發功率比理論開機臺數電廠需要增加有功，則只有等電廠需發功率比理論開機臺數-1-1對對應的最大出力和原最大出力之和大于某一定值時才按理論開機臺應的最大出力和原最大出力之和大于某一定值時才按理論開機臺數開機，否則按理論開機臺數數開機，否則按理論開機臺數-1-1開機；如果電站需要減少功率，開機；如果電站需要減少功率，則只有等電站需發功率比原最大出力減掉理論停機臺數

37、對應的最則只有等電站需發功率比原最大出力減掉理論停機臺數對應的最大出力的差值小某一定值才按理論停機臺數停機，否則，按理論大出力的差值小某一定值才按理論停機臺數停機，否則，按理論停機臺數停機臺數-1-1停機。停機。 35第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 2.4.3 2.4.3 避免機組頻繁起停的措施避免機組頻繁起停的措施2 2、考慮電廠負荷變化趨勢，盡量避免剛開不久的機組又馬上、考慮電廠負荷變化趨勢，盡量避免剛開不久的機組又馬上安排停機，或停下的機組又馬上安排開機。根據預測的負荷曲線安排停機，或停下的機組又馬上安排開機。根據預測的負荷曲線計算下一時段的各類機組

38、的最佳運行機組數，然后比較目前已經計算下一時段的各類機組的最佳運行機組數，然后比較目前已經運行的機組臺數、本時段需要運行的最佳運行機組臺數和下一時運行的機組臺數、本時段需要運行的最佳運行機組臺數和下一時段應運行的最佳運行機組臺數。如果發現本時段有機組要停機而段應運行的最佳運行機組臺數。如果發現本時段有機組要停機而下一時段又有機組要開機時，則本時段的最佳運行機組臺數就等下一時段又有機組要開機時，則本時段的最佳運行機組臺數就等于下一時段的最佳運行機組臺數。于下一時段的最佳運行機組臺數。362.4.4 2.4.4 機組啟停順序遵循的原則機組啟停順序遵循的原則人工設定的優先級。人工設定的優先級。機組開

39、機機組開機/ /停機時間和總開機停機時間和總開機/ /停機累計時間的長短。例如該停機累計時間的長短。例如該次停機時間長的機組先開，或累計開機時間長的先停。次停機時間長的機組先開，或累計開機時間長的先停。最短停機或開機限制。例如機組停機后的最短停機時間為最短停機或開機限制。例如機組停機后的最短停機時間為3030分鐘，小于分鐘，小于3030分鐘不得開機。又如機組最短開機時間為分鐘不得開機。又如機組最短開機時間為3030分分鐘，小于鐘，小于3030分鐘不得停機。分鐘不得停機。4 4）廠用電要求和主變中性點接地的要求。）廠用電要求和主變中性點接地的要求。5 5）開機或停機失敗的機組的優先級自動下降。）

40、開機或停機失敗的機組的優先級自動下降。 機組的啟停優先順序是根據上述原則綜合計算得到的，機組的啟停優先順序是根據上述原則綜合計算得到的，若想按照人工設定的優先順序控制機組啟停，可將人工設定若想按照人工設定的優先順序控制機組啟停，可將人工設定的優先系數增大，使其遠遠大于其他因數的優先系數，即機的優先系數增大，使其遠遠大于其他因數的優先系數，即機組啟停順序只跟人工設定的優先順序有關。組啟停順序只跟人工設定的優先順序有關。 第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 37第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 2.5 AGC運行方式運行方式2.

41、5.1 投入投入/退出退出 機組機組AGCAGC功能投入意味著該臺機組參加功能投入意味著該臺機組參加AGCAGC，AGCAGC程序將其進程序將其進行負荷分配和啟停指導；行負荷分配和啟停指導； 機組機組AGCAGC功能退出意味著該臺機組不參加功能退出意味著該臺機組不參加AGCAGC，AGCAGC程序將其程序將其視為帶固定負荷的機組，不對其進行負荷分配和啟停指導。視為帶固定負荷的機組，不對其進行負荷分配和啟停指導。 全廠全廠AGCAGC功能可人工投入功能可人工投入/ /退出，無機組參加退出，無機組參加AGCAGC時全廠時全廠AGCAGC自自動退出。動退出。 全廠全廠AGCAGC投入意味著啟動機組負

42、荷分配和啟停指導功能；投入意味著啟動機組負荷分配和啟停指導功能； 全廠全廠AGCAGC退出意味著不啟動機組負荷分配和啟停指導功能。退出意味著不啟動機組負荷分配和啟停指導功能。38 2.5.2 AGC功能閉鎖條件功能閉鎖條件 全廠全廠AGC功能投入時，如下閉鎖條件之一被破壞，功能投入時，如下閉鎖條件之一被破壞，全廠全廠AGC退出，并報警、登錄。退出，并報警、登錄。 無機組參加無機組參加AGC； 系統頻率大于故障頻率上限或小于故障頻率下限；系統頻率大于故障頻率上限或小于故障頻率下限； 電廠有事故；電廠有事故； AGC控制權在遠方時，主機與通訊機通訊故障或通訊控制權在遠方時，主機與通訊機通訊故障或通

43、訊機與省調通訊故障機與省調通訊故障; 系統頻率測點品質為壞系統頻率測點品質為壞; AGC控制權在遠方時，遠方設定值品質為壞。控制權在遠方時，遠方設定值品質為壞。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 39 2.5.2 AGC2.5.2 AGC功能閉鎖條件功能閉鎖條件 機組機組AGC功能投入時，如下閉鎖條件之一被破壞，功能投入時，如下閉鎖條件之一被破壞，則該機組則該機組AGC退出，并報警、登錄。退出，并報警、登錄。 機組水頭異常（包括大于水頭上限、小于水頭下限、機組水頭異常（包括大于水頭上限、小于水頭下限、水頭梯度變化過大）；水頭梯度變化過大）； 機組處于發電態時，

44、有功不可調；機組處于發電態時，有功不可調； LCU故障；故障； 有功功率等邏輯源測點品質為壞。有功功率等邏輯源測點品質為壞。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 402.5.2 2.5.2 調功方式調功方式/ /調頻方式調頻方式 AGCAGC調節模式有調功方式和調頻方式，調節模式有調功方式和調頻方式，AGCAGC調功方式下，全調功方式下，全 廠給定值設值方式有曲線和定值二種方式。廠給定值設值方式有曲線和定值二種方式。2.5.2.1 2.5.2.1 曲線方式曲線方式 當給值方式設置為當給值方式設置為“曲線曲線”時，全廠給定負荷跟蹤設定曲時，全廠給定負荷跟蹤設定曲線

45、的當前時刻值。線的當前時刻值。 由梯調給定或由運行人員設定日負荷曲線，由梯調給定或由運行人員設定日負荷曲線，AGCAGC以日負荷以日負荷曲線當前時刻的功率作為全廠有功負荷的設定值，進行全廠有曲線當前時刻的功率作為全廠有功負荷的設定值，進行全廠有功控制。功控制。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 41在系統頻率正常的情況下：在系統頻率正常的情況下：不參加：不參加AGCAGC機組的實發有功總和機組的實發有功總和：負荷曲線設定的全廠總負荷：負荷曲線設定的全廠總負荷在系統頻率越過緊急調頻區段時在系統頻率越過緊急調頻區段時:當前時刻全廠有功實發值當前時刻全廠有功實發值:

46、系統頻率與標準頻率的偏差系統頻率與標準頻率的偏差:緊急調頻系數緊急調頻系數AGCCURVESETAGCSETPPPAGCpCURVESETPAGCfEACTAGCSETPfKPPACTPffEK第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 422.5.2.2 2.5.2.2 定值方式定值方式 有時難以預測未來的負荷情況，不能提供日負荷曲線，通有時難以預測未來的負荷情況，不能提供日負荷曲線，通常是隨時接收梯調的負荷調度指令，調整總負荷，因此常是隨時接收梯調的負荷調度指令，調整總負荷，因此AGCAGC提供提供給定全廠負荷的調節全廠有功方式。給定全廠負荷的調節全廠有功方式。

47、AGCAGC可以通過梯調直接給定負荷或由運行人員接收梯調負荷可以通過梯調直接給定負荷或由運行人員接收梯調負荷指令設置指令設置AGCAGC畫面的負荷。同樣，畫面的負荷。同樣，AGCAGC可以通過上述兩種方式設可以通過上述兩種方式設定當前時刻全廠總負荷。定當前時刻全廠總負荷。AGCAGC控制的功率為：控制的功率為：給定的全廠總負荷：給定的全廠總負荷：不參加：不參加AGCAGC運行機組的實發總有功運行機組的實發總有功AGCSETAGCPPPSETPAGCP第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 43如果系統頻率在這種運行方式下越過緊急頻率的上如果系統頻率在這種運行方式下

48、越過緊急頻率的上/ /下限：下限：當前時刻全廠實發有功：當前時刻全廠實發有功：緊急調頻系數：緊急調頻系數AGCfEACTAGCPfKPPACTPfEK第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 442.5.2.3 2.5.2.3 調頻方式調頻方式 對于某些調頻電廠，設立調頻功能，該功能隨時監視母線對于某些調頻電廠，設立調頻功能，該功能隨時監視母線頻率，而不保證全廠總有功。當頻率超出正常調頻區段時，頻率，而不保證全廠總有功。當頻率超出正常調頻區段時，AGCAGC按按K KfEfEf f增減參加增減參加AGCAGC機組的負荷，直至系統頻率重新回到正常機組的負荷，直至系統頻

49、率重新回到正常調頻區段，或者參加調頻區段，或者參加AGCAGC機組負荷到達當前水頭下負荷上下限值機組負荷到達當前水頭下負荷上下限值為止，頻率正常區段可以由運行人員在為止，頻率正常區段可以由運行人員在AGCAGC控制畫面或數據庫中控制畫面或數據庫中設定。設定。當頻率當頻率f f 位于正常調頻區段時：位于正常調頻區段時：當頻率當頻率f f 越過正常調頻區段時：越過正常調頻區段時：AGCfEACTAGCPfKPP第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） AGCfNACTAGCPfKPP452.5.3 2.5.3 調節開環調節開環/ /閉環閉環 開環方式下，開環方式下，AG

50、CAGC程序僅給出參加程序僅給出參加AGCAGC機組負荷分配指導，機組負荷分配指導，但不作為機組設定值，此時機組設定值仍由運行人員給定。但不作為機組設定值，此時機組設定值仍由運行人員給定。 閉環方式下，閉環方式下，AGCAGC程序給出參加程序給出參加AGCAGC機組有功設定值，通過機組有功設定值，通過LCULCU作用至機組執行。此時機組設定值跟蹤作用至機組執行。此時機組設定值跟蹤AGCAGC設定值。設定值。2.5.4 2.5.4 控制開環控制開環/ /閉環閉環 開環方式下，開環方式下，AGCAGC程序僅給出參加程序僅給出參加AGCAGC機組的啟機組的啟/ /停指導，停指導，不會啟動機組啟不會啟

51、動機組啟/ /停順控流程，此時機組起停運行人員人工完停順控流程，此時機組起停運行人員人工完成；成； 閉環方式下，閉環方式下，AGCAGC程序給出參加程序給出參加AGCAGC機組的啟機組的啟/ /停指導，同停指導，同時自動啟動機組啟時自動啟動機組啟/ /停順控流程并自動執行流程，人工無法中停順控流程并自動執行流程，人工無法中止流程執行，此時機組啟停無需運行人員操作。止流程執行，此時機組啟停無需運行人員操作。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 462.5.5 2.5.5 控制權遠方控制權遠方/ /當地當地 控制權設置為遠方時，此時遠方開停機令和遠方全廠有功控制權設

52、置為遠方時，此時遠方開停機令和遠方全廠有功設定值均有效，電站現地人工開停機和全廠有功設定值無效設定值均有效，電站現地人工開停機和全廠有功設定值無效; ; 控制權設置為當地時，此時遠方開停機令和遠方全廠有功控制權設置為當地時，此時遠方開停機令和遠方全廠有功設定值均無效，電站現地開停機和全廠有功設定值有效。設定值均無效，電站現地開停機和全廠有功設定值有效。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 47 AGC AGC有關參數可根據各電廠的情況在有關參數可根據各電廠的情況在AGCAGC組態界面中組態，還可組態界面中組態，還可以根據當時實際運行條件，在以根據當時實際運行條件

53、，在AGCAGC控制畫面上在線修改。控制畫面上在線修改。遠方有功設值上限遠方有功設值上限: : 85.8 85.8 MWMW；遠方有功設值下限遠方有功設值下限: : 15 15 MWMW；遠方有功設值與實發值的差值限值遠方有功設值與實發值的差值限值: : 85.8 85.8 MWMW； 當地有功設值與實發值的差值限值當地有功設值與實發值的差值限值: : 20 20 MWMW；相鄰兩次遠方有功設值的梯度限值相鄰兩次遠方有功設值的梯度限值: : 85.8 85.8 MWMW；全廠有功功率的旋轉備用容量全廠有功功率的旋轉備用容量: : 0 0 MWMW；有功設值死區有功設值死區: : 2 2 MWM

54、W； 全廠有功功率的調整死區全廠有功功率的調整死區: : 5 5 MWMW；最大水頭：最大水頭： 102.5102.5m m； 最小水頭：最小水頭： 101.1101.1m m；第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 48AGCAGC停機預計負荷時間停機預計負荷時間: : 1 1 h h； AGCAGC開機預計負荷時間開機預計負荷時間: : 1 1 h h； 自動開停機向上覆蓋面積自動開停機向上覆蓋面積: : 5 5 MWMW； 自動開停機向下覆蓋面積自動開停機向下覆蓋面積: : 5 5 MWMW；最短開機時間最短開機時間: : 0.5 0.5 h h；最短停機時

55、間最短停機時間: : 0.5 0.5 h h；開機等待時間：開機等待時間： 0.2 0.2 h h；停機等待時間：停機等待時間： 0.4 0.4 h h； 單機最大出力：單機最大出力： 28.6 28.6 MwMw； 單機最小出力：單機最小出力： 15 15 MwMw； 第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 49系統頻率在正常范圍內的調頻系數系統頻率在正常范圍內的調頻系數: : 100 100 MW/HzMW/Hz； 系統頻率正常范圍的高限系統頻率正常范圍的高限: : 50.1 50.1 HzHz； 系統頻率正常范圍的低限系統頻率正常范圍的低限: : 49.9

56、49.9 HzHz； 系統頻率在緊急狀態時的調頻系數系統頻率在緊急狀態時的調頻系數: : 200 200 MW/HzMW/Hz； 系統頻率處于緊急頻率范圍的高限系統頻率處于緊急頻率范圍的高限: : 50.2 50.2 HzHz； 系統頻率處于緊急頻率范圍的低限系統頻率處于緊急頻率范圍的低限: : 49.8 49.8 HzHz； 系統故障頻率高限系統故障頻率高限: : 50.5 50.5 HzHz； 系統故障頻率低限系統故障頻率低限: : 49.5 49.5 HzHz；第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 50 2.6 2.6 工程問題工程問題 2.6.1 2.6

57、.1 關于目標函數關于目標函數 水電廠的總耗水量最少，應該說這只是一個總的原則，水電廠的總耗水量最少，應該說這只是一個總的原則，對于各種實際情況，還會有各種變化或修正，例如在汛期時，對于各種實際情況，還會有各種變化或修正，例如在汛期時，實際目標函數可考慮為：在給定可用水量的情況下，使水電實際目標函數可考慮為：在給定可用水量的情況下，使水電廠的總發電量最大。對于水火電聯合調度的系統，應在一定廠的總發電量最大。對于水火電聯合調度的系統，應在一定可用水量的條件下，滿足聯合調度確定的發電任務，并且使可用水量的條件下，滿足聯合調度確定的發電任務，并且使系統的總煤耗最小。對于調峰、調頻和承擔緊急事故備用及

58、系統的總煤耗最小。對于調峰、調頻和承擔緊急事故備用及沖擊負荷的水電廠，則必須犧牲該水電廠的部分自身經濟效沖擊負荷的水電廠，則必須犧牲該水電廠的部分自身經濟效益而確保整個電力系統的經濟和安全效益，如整個電力系統益而確保整個電力系統的經濟和安全效益，如整個電力系統的發電量最大及停電時間和停電范圍最小。此外還需考慮長的發電量最大及停電時間和停電范圍最小。此外還需考慮長輸電線的線損和多機組電站不同機組工作水頭的差異等問題，輸電線的線損和多機組電站不同機組工作水頭的差異等問題，如葛洲壩電廠左、右岸水頭的最大差值可達如葛洲壩電廠左、右岸水頭的最大差值可達1212米。米。第二章第二章 水電廠自動發電控制（水

59、電廠自動發電控制（AGCAGC） 512.6.2 負荷調整與避開振動區問題負荷調整與避開振動區問題 水電廠水電廠AGCAGC在實現機組負荷優化分配時，應特別注意機組啟在實現機組負荷優化分配時，應特別注意機組啟停條件下的負荷轉移、分配以及避免由于設定值的小波動而引起停條件下的負荷轉移、分配以及避免由于設定值的小波動而引起機組負荷的頻繁調節等，也就是說，機組負荷的頻繁調節等，也就是說，AGCAGC應盡可能地保證全廠負應盡可能地保證全廠負荷以最快的速度平穩地逼近系統設定值。另外，在工程實際中，荷以最快的速度平穩地逼近系統設定值。另外，在工程實際中，因不同機組功率調節特性及調節時間不同，需特別考慮調節

60、時間因不同機組功率調節特性及調節時間不同，需特別考慮調節時間長的機組，負荷平衡條件下機組負荷的轉移，以及快速負荷調節長的機組，負荷平衡條件下機組負荷的轉移，以及快速負荷調節時全廠總功率的波動和響應時間等。時全廠總功率的波動和響應時間等。 第二章第二章 水電廠自動發電控制（水電廠自動發電控制（AGCAGC） 52 在發電機組的負荷控制中，經常會碰到不可運行區，即水輪在發電機組的負荷控制中，經常會碰到不可運行區，即水輪機的振動、汽蝕區等問題，個別機組的振動區甚至出現在機組的機的振動、汽蝕區等問題，個別機組的振動區甚至出現在機組的高效率區，廠內躲避振動區可根據機組振動區段數及大小，確定高效率區，廠內