1、前言 自動(dòng)發(fā)電控制簡(jiǎn)稱AGC(Automatic Generation Control)，它是能量管理系統(tǒng) (EMS)的重要組成部分。它是按電網(wǎng)調(diào)度中心的控制目標(biāo)將指令發(fā)送給有關(guān)發(fā)電廠或機(jī)組，通過電廠或機(jī)組的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)功率的自動(dòng)控制。
隨著火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，機(jī)組自動(dòng)控制水平明顯提高，機(jī)組協(xié)調(diào)控制技術(shù)日漸成熟。這為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電控制提供了必要條件。
哈三電廠200MW機(jī)組在1999年DCS系統(tǒng)改造時(shí)設(shè)計(jì)并逐步投入AGC系統(tǒng)，和所有新技術(shù)的應(yīng)用一樣，哈三電廠在AGC的投入方面也存在著認(rèn)識(shí)、提高，再認(rèn)識(shí)、再提高的過程。特別是近年來，隨著鍋爐和汽機(jī)主輔助設(shè)備不斷進(jìn)行完善改造，加上自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)更換改進(jìn)后其調(diào)節(jié)質(zhì)量得不斷提升，原有AGC系統(tǒng)參數(shù)不適應(yīng)新設(shè)備。為此，我們不斷摸索，進(jìn)行一系列調(diào)整、改進(jìn)和完善，目前控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到適應(yīng)AGC控制要求。
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哈三電廠AGC系統(tǒng)概述
哈三200MW機(jī)組AGC屬于單一遙調(diào)模式AGC方式， 機(jī)組在這種方式下運(yùn)行，AGC控制方式在當(dāng)?shù)兀?/SPAN>AGC的投、切由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)度人員和省調(diào)值班人員通過調(diào)度通信完成，并由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員在DCS系統(tǒng)上完成AGC的投切。省調(diào)僅僅下傳一個(gè)4－20mA的AGC功率指令給當(dāng)?shù)氐倪h(yuǎn)動(dòng)裝置RTU，通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置RTU的遙調(diào)功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的AGC自動(dòng)控制。這種純遙調(diào)調(diào)節(jié)的AGC模式，既有利于現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組的安全運(yùn)行，又能最大限度地滿足電網(wǎng)調(diào)度的需要。
該系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，如圖1所示。
一是RTU系統(tǒng)，負(fù)責(zé)與調(diào)度中心進(jìn)行無線數(shù)據(jù)交換，獲取調(diào)度中心的負(fù)荷指令，同時(shí)將機(jī)組的實(shí)時(shí)負(fù)荷、負(fù)荷上限、負(fù)荷下限、變負(fù)荷率及機(jī)組控制方式等信息傳遞給調(diào)度中心；二是機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS，該系統(tǒng)將RTU系統(tǒng)送來的調(diào)度負(fù)荷指令依據(jù)機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，按著CCS的控制策略形成汽機(jī)負(fù)荷指令和鍋爐負(fù)荷指令；三是執(zhí)行系統(tǒng)，汽機(jī)指令的執(zhí)行系統(tǒng)是DEH， 鍋爐負(fù)荷指令的執(zhí)行系統(tǒng)是燃料、風(fēng)量、汽溫等控制系統(tǒng)。
3 AGC主控系統(tǒng)-協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析
AGC在省局調(diào)度產(chǎn)生負(fù)荷指令以后，具體在電廠中主要以協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，因此，AGC的調(diào)節(jié)質(zhì)量主要取決于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量。
3.1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成
哈三電廠200MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是根據(jù)協(xié)調(diào)控制原理并結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況而設(shè)計(jì)出來的。精簡(jiǎn)了少數(shù)目前國內(nèi)200MW機(jī)組還不迫切需要的運(yùn)行方式,如滑壓運(yùn)行，一次調(diào)頻功能等。同時(shí)，由于哈三兩臺(tái)200MW機(jī)組鍋爐采用中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)和調(diào)速式電動(dòng)給水泵，給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)和汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的獨(dú)立性較強(qiáng)，因此，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制（即給粉量）、送風(fēng)量、爐膛負(fù)壓3個(gè)子系統(tǒng)的控制管理。
協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主控制器系統(tǒng)主要包括以下幾部分：
- 機(jī)組負(fù)荷指令形成（LOAD）
- 鍋爐負(fù)荷控制（Boiler Master）
- 汽機(jī)負(fù)荷控制（Turbine Master）
- 運(yùn)行方式選擇與切換（LMCC）
3.2 AGC在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中控制原理
AGC在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中以負(fù)荷指令形式對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)。
首先，在協(xié)調(diào)方式下，投入AGC以后AGC指令經(jīng)過負(fù)荷指令產(chǎn)生邏輯產(chǎn)生AGC的負(fù)荷指令。該指令與機(jī)組實(shí)發(fā)功率之間產(chǎn)生功率偏差信號(hào)。該功率偏差信號(hào)連同汽壓偏差信號(hào)同時(shí)送到汽機(jī)調(diào)節(jié)器Wt1(S)和鍋爐調(diào)節(jié)器Wt2(S)。在穩(wěn)定工況下，實(shí)發(fā)功率等于功率給定值No。機(jī)前壓力Pt等于壓力給定值Po。當(dāng)要求增加負(fù)荷時(shí)，將出現(xiàn)一個(gè)正的功率偏差信號(hào)(No-Ne)。此信號(hào)通過汽機(jī)調(diào)節(jié)器開大調(diào)節(jié)閥，增加實(shí)發(fā)功率。同時(shí)，這個(gè)信號(hào)也作用到鍋爐調(diào)節(jié)器Wt2(S)，使燃料量增加，使蒸汽量增加。當(dāng)調(diào)節(jié)閥開大時(shí)，會(huì)立即引起機(jī)前壓力下降。盡管此時(shí)鍋爐已經(jīng)開始增加燃料量，但由于燃料量——機(jī)前壓力通道有一定慣性。這時(shí)仍會(huì)有正的壓力偏差(Po-Pt)信號(hào)出現(xiàn)，這個(gè)信號(hào)按正方向作用到鍋爐調(diào)節(jié)器，繼續(xù)增加燃料量，同時(shí)反方向作用到汽機(jī)調(diào)節(jié)器，力圖使壓力恢復(fù)到正常值。正的功率偏差信號(hào)和負(fù)的壓力偏差信號(hào)作用的結(jié)果會(huì)使調(diào)節(jié)閥開大到一定程度后停止，這時(shí)汽機(jī)實(shí)發(fā)功率還沒達(dá)到功率給定值，這種狀態(tài)只是暫時(shí)的，正因?yàn)檎墓β势钚盘?hào)與負(fù)的汽壓偏差信號(hào)同時(shí)通過鍋爐調(diào)節(jié)器，使鍋爐增加燃料量。隨著機(jī)前壓力逐漸恢復(fù)，壓力偏差逐漸減小，這時(shí)汽機(jī)調(diào)節(jié)閥在正的功率偏差信號(hào)的作用下繼續(xù)開大，提高實(shí)發(fā)功率，直到功率和汽壓均與給定值相等，機(jī)組達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。
由此可見。在機(jī)組適應(yīng)AGC電網(wǎng)負(fù)荷變化過程中協(xié)調(diào)控制方式允許有一定的汽壓波動(dòng)，以便能充分利用鍋爐的蓄熱量，使機(jī)組級(jí)較快地適應(yīng)電網(wǎng)的要求,同時(shí)又能確保汽壓的波動(dòng)在允許的范圍內(nèi)。另外，由于鍋爐調(diào)節(jié)器接受功率偏差前信號(hào)能夠迅速地改變?nèi)剂狭浚墒箼C(jī)組功率較快地達(dá)到功率給定值。
3.3 機(jī)組負(fù)荷指令形成邏輯對(duì)AGC作用：
1）正常情況下，AGC負(fù)荷指令同運(yùn)行值班員的負(fù)荷指令一樣經(jīng)上、下限幅器、及頻率校正后形成機(jī)組負(fù)荷指令的選擇。
2）AGC指令經(jīng)過機(jī)組最大最小負(fù)荷設(shè)置邏輯。
3）非正常情況下（快速返回）AGC自動(dòng)切除。
4）AGC接受機(jī)組負(fù)荷指令的閉鎖邏輯。
機(jī)組負(fù)荷控制器自動(dòng)時(shí)，處于AGC控制方式，AGC要求機(jī)組自動(dòng)化程度高，機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)能正常運(yùn)行，AGC指令控制機(jī)組功率，協(xié)調(diào)機(jī)爐間的動(dòng)態(tài)差異，使系統(tǒng)具有較高的負(fù)荷響應(yīng)，同時(shí)，機(jī)組本身的運(yùn)行參數(shù)必須保持在允許的范圍內(nèi)。
AGC接口方式：AGC 至 CCS AGC指令：0---220MW 4---20mA
CCS 至 AGC 負(fù)荷上限：0---220MW 4---20mA
負(fù)荷下限：0---220MW 4---20mA
負(fù)荷上升速率限制：0---5MW/MIN 4---20 mA
負(fù)荷下降速率限制：0---5MW/MIN 4---20 mA
這時(shí)候，機(jī)組負(fù)荷指令形成邏輯根據(jù)AGC指令形成機(jī)組負(fù)荷指令。此時(shí)，運(yùn)行人員利用OIS無法改變機(jī)組負(fù)荷指令。機(jī)組負(fù)荷指令跟隨AGC指令信號(hào)變化。在滿足下列條件時(shí)，運(yùn)行值班員可以將機(jī)組負(fù)荷控制器投入AGC自動(dòng)方式：
- 機(jī)組處于協(xié)調(diào)控制方式。
- 未發(fā)生快速返回（Runback）
- AGC輸入信號(hào)無故障。
3.4 上下限幅、升降速率及增閉鎖
1）上、下限值的形成：
負(fù)荷指令的上、下限值由上、下限手動(dòng)設(shè)定站給出。運(yùn)行值班人員可以通過OIS調(diào)整上、下限手動(dòng)調(diào)節(jié)定站的輸出來調(diào)整負(fù)荷指令的上、下限值。上、下限調(diào)整范圍為0MW——220MW
2）負(fù)荷指令的升降速率
為保證調(diào)節(jié)質(zhì)量，負(fù)荷指令的升降速率由熱工人員在下位軟件中修改。不允許運(yùn)行值班人員在OIS上修改。現(xiàn)升降速率定為5MW/MIN。
3）負(fù)荷指令的增閉鎖
負(fù)荷指令的增閉鎖是由于機(jī)組主要的輔機(jī)達(dá)到予定的最大值迫使機(jī)組負(fù)荷指令不得繼續(xù)增大。當(dāng)發(fā)生增閉鎖時(shí)。機(jī)組負(fù)荷指令保持在當(dāng)前值。哈三200MW機(jī)組沒有設(shè)計(jì)負(fù)荷指令的減閉鎖。
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結(jié)束語
AGC自動(dòng)發(fā)電控制在當(dāng)?shù)仉姀S中主要是通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制實(shí)現(xiàn)的，而AGC控制要求協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種不同的負(fù)荷變化。因此，如何提高協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量，以適應(yīng)電網(wǎng)各種負(fù)荷要求是我們?cè)诠ぷ髦胁粩嘧非蟮姆较颉Ａ硗猓?/SPAN>AGC控制能否在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)運(yùn)行，也是值得探討的一個(gè)課題。
參考文獻(xiàn)：
1·張玉鐸 王滿稼·熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)·水利電力出版社
2·哈三電廠·200MW機(jī)組培訓(xùn)教材
3·哈三電廠·200MW機(jī)組運(yùn)行規(guī)程
作者簡(jiǎn)介：
李亨洙， 1991年畢業(yè)于東北電力學(xué)院 動(dòng)力工程系生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)；現(xiàn)工作單位：哈爾濱第三發(fā)電廠熱工分場(chǎng)，單位地址：哈爾濱市松北區(qū)三電街1號(hào)；聯(lián)系電話：（0451）88916746 lhz_hhh@sina.com
