徐國能，周 宇

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺 317200）

自動發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC）是水電站監(jiān)控系統(tǒng)的高級控制功能，也是實現(xiàn)水電站無人值班的基本條件之一。本廠自動發(fā)電（AGC）的實現(xiàn)基于VA公司提供成組控制軟件包（NEPTUN）。

NEPTUN是VA外購的一個通用、適合水電領(lǐng)域成組控制軟件包。主要分高級和基本應(yīng)用兩部分，高級應(yīng)用包括了電站有功、頻率、水位、流量、無功以及功率因素的調(diào)節(jié)回路；基本應(yīng)用僅涵蓋了有功或流量以及無功調(diào)節(jié)回路。針對華東調(diào)度目前對成組控制的要求，NEPTUN并沒有直接的模式相對應(yīng)。

本廠的成組控制建立在盡可能利用NEPTUN本身具備的功能及現(xiàn)有的軟件的基礎(chǔ)上，通過對發(fā)電成組控制概念的梳理以滿足調(diào)度對成組控制的要求。

1 硬件組成

（1）電站成組功能由電站成組計算機完成。成組計算機位于中控室后微機房=76S+GA03盤柜內(nèi)，分為成組控制A、B機，相互備用。成組軟件通過與LCU9通訊，來獲得各機組相應(yīng)信號，同時也將各種指令送至各機組LCU。成組控制計算機采用2臺HP XW4100工作站。

（2）ECPDC的控制指令（AGC）通過控制鏈路（采用104規(guī)約）傳輸?shù)轿覐SLCU9,LCU9再將指令傳輸給成組控制計算機。ECPDC的電站計劃，日負(fù)荷曲線通過操作鏈路（TASE2規(guī)約)傳輸?shù)轿覐S96點計劃計算機，96點計劃計算機分為A、B機，A機位于控制室，B機位于控制室后的微機房內(nèi)。A、B機主用A機，B機為離線備用。96點計劃計算機采用2臺HP Ml350工作站。

2 系統(tǒng)功能和運行方式

2.1 功能介紹

成組控制包括電站負(fù)荷管理和電壓管理，控制地點可在TOBA與ECPDC之間切換，負(fù)荷管理是成組軟件根據(jù)電站有效水頭、電站總有功設(shè)定值、機組出力效率以及機組出力限制值等條件，來控制機組的啟停和有功出力分配。當(dāng)控制地點在ECPDC時即為AGC模式，當(dāng)控制地點在TOBA時，成組控制可以運行在負(fù)荷設(shè)定值模式（ALSP）和日負(fù)荷計劃曲線（DLC）模式。

目前電站成組控制系統(tǒng)對發(fā)電（GO）、水泵（PO）、停機（ST）三種穩(wěn)定工況進行控制。

2.2 電站運行方式分為電站成組運行，電站單機運行。

（1）電站成組運行：電站成組控制在“總投入”，機組運行模式在成組模式，此時電站機組的啟停及負(fù)荷調(diào)整通過電站成組控制實現(xiàn)。

（2）電站單機運行：電站成組控制在“總退出”，中控室值班員通過在操作員工作站上單機畫面中點擊某臺機組目標(biāo)工況而實現(xiàn)的機組運行方式。

2.3 電站成組運行時電站控制層分為調(diào)度設(shè)定及中控室設(shè)定。

（1）調(diào)度設(shè)定模式也即AGC模式，指的是電站控制層在ECPDC，ECPDC的AGC系統(tǒng)計算值或調(diào)度值班員手動設(shè)定值通過控制鏈路傳輸?shù)诫娬竞笥呻娬境山M計算機控制而實現(xiàn)的自動發(fā)電運行方式。本電站AGC模式僅在發(fā)電工況有效。

（2）中控室設(shè)定模式：指的是電站控制層在TOBA，運行人員在操作員工作站上的成組畫面中，通過ALSP或DLC設(shè)定的全廠總出力而實現(xiàn)的機組自動運行方式。

（3）電站控制層只能在電站側(cè)進行選擇。

（4）只有電站控制切換到“成組投入”方式，電站控制層才允許選擇遠(yuǎn)方調(diào)度設(shè)定模式。

2.4 電站成組控制方式分為自動方式、指導(dǎo)方式。

（1）自動模式-機組設(shè)定值的分配和機組啟停都由成組控制自動控制。

（2）指導(dǎo)模式-機組設(shè)定值的分配由成組控制自動處理，機組啟停命令由成組控制計算發(fā)出，機組的開停機需要運行人員確認(rèn)，但負(fù)荷升降是自動執(zhí)行的。

2.5 機組運行模式分為成組控制模式、單機模式。

（1）在機組選擇在成組模式，機組控制單元（LCU）按電站成組計算機的指令控制機組的運行。機組的成組控制模式是建立全廠成組控制在總投入的基礎(chǔ)上。此時機組的負(fù)荷分配和啟停均由電站成組軟件模塊控制。

（2）當(dāng)機組選擇在單機方式，此時機組不受成組控制系統(tǒng)的控制，機組的負(fù)荷分配和啟停由運行人員在操作員工作站上的單機畫面中操作，但機組有功、無功設(shè)定值將在成組控制總的設(shè)定值中予以考慮。

2.6 負(fù)荷管理

（1）電站成組負(fù)荷管理模式分為負(fù)荷設(shè)定值（ALSP）和日負(fù)荷計劃曲線（DLC）。

1）負(fù)荷設(shè)定值（ALSP）：調(diào)度員或中控室人員通過人工設(shè)定形成負(fù)荷設(shè)定值，成組機組實時響應(yīng)該值進行啟停機或有功調(diào)節(jié)。該模式下，如電站控制層在調(diào)度設(shè)定即為AGC控制。

2）日負(fù)荷計劃曲線（DLC）：ECPDC每日向電站傳送當(dāng)日及次日的DLC，每天的23:50到23:55分之間監(jiān)控系統(tǒng)將刷新96點負(fù)荷曲線，同時送出監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)荷曲線已刷新的警示。在DLC負(fù)荷管理模式下，電站成組機組將響應(yīng)DLC負(fù)荷指令（華東電網(wǎng)采用96點/日），對成組機組進行啟停機或有功調(diào)節(jié)。

（2）負(fù)荷曲線控制

抽水蓄能電站的負(fù)荷曲線控制分發(fā)電負(fù)荷控制和抽水負(fù)荷控制，一般定義發(fā)電負(fù)荷為“正”（＋）；抽水負(fù)荷為“負(fù)”（－）。

負(fù)荷曲線只有在電站控制選擇在“中控室”時有效，因而負(fù)荷曲線控制即可在電站側(cè)“成組總投入”執(zhí)行，也可“總退出”執(zhí)行。當(dāng)電站控制方式為“成組總投入”時，電站成組軟件應(yīng)按照計劃時間的負(fù)荷需求自動啟停機組或調(diào)整負(fù)荷；反則操作員應(yīng)嚴(yán)格按照曲線計劃手動控制。負(fù)荷曲線每日的23：55～23：59：59時自動刷新，在這個時間段內(nèi)全廠負(fù)荷指令將保持在23：50的值，以防止機組異常啟停。

負(fù)荷曲線的負(fù)荷指令-1248≤P≤1200，當(dāng)負(fù)荷曲線的指令超出范圍，成組控制將保持原來的輸出。

在負(fù)荷曲線控制方式下，設(shè)有頻率限制開停機的功能以確保機組開停機不會造成電網(wǎng)頻率超出正常范圍，若電網(wǎng)頻率高于50.033Hz則閉鎖發(fā)電開機或抽水停機；當(dāng)電網(wǎng)頻率低于49.98Hz，將閉鎖抽水開機或閉鎖發(fā)電機組的停機；

在負(fù)荷曲線控制方式下，調(diào)度要求成組機組的負(fù)荷變化是按一定速率的斜率式變化而不是階躍式變化，且該速率可根據(jù)調(diào)度要求進行調(diào)整。在成組控制時機組調(diào)速器中設(shè)定的負(fù)荷的化速率為33MW/min。

2.7 成組負(fù)荷控制和無功控制

在成組方式下，有功（負(fù)荷）控制與無功（電壓）控制的投入和退出必須是相互獨立的，可分別選擇負(fù)荷或電壓投入成組控制；本廠暫不使用成組無功控制，機組成組運行時，其無功出力的設(shè)置可在單機側(cè)進行。也可在成組畫面每臺機的無功設(shè)定窗口設(shè)定。

2.8 成組負(fù)荷分配及調(diào)整

（1）當(dāng)電站處于成組控制，發(fā)電時電站總負(fù)荷指令將按下列原則處理和分配：

1）電站總的負(fù)荷指令的分配將計入運行在“單機”的機組負(fù)荷設(shè)定；

P總負(fù)荷--電站總的負(fù)荷指令

P總成組--電站成組控制總負(fù)荷

2）電站成組控制僅影響和調(diào)節(jié)“成組”機組的輸出，并按平均分配的原則計算和分配各機組的負(fù)荷指令；

即：P單臺成組=P總成組/N成組90MW≤P單臺成組≤150MW

P總成組--“成組”發(fā)電機組的負(fù)荷指令；

N成組--運行在“成組”發(fā)電狀態(tài)的機組；

3）調(diào)度對電站發(fā)電工況的負(fù)荷控制考核點為電站500kV出線側(cè)，因此電站成組控制應(yīng)根據(jù)電站的廠用電和變壓器損耗自行進行補償，調(diào)整電站實際的負(fù)荷指令；現(xiàn)在的補償策略是：

P’總負(fù)荷=P總負(fù)荷+P補償

P補償=3MW 成組發(fā)電機組臺數(shù)=1

P補償=4MW 成組發(fā)電機組臺數(shù)>1

P補償=0MW 成組發(fā)電機組臺數(shù)<1

4）發(fā)電時成組負(fù)荷指令變化與要求機組的啟停臺數(shù)見下表1。

表1 負(fù)荷指令變化與機組啟停關(guān)系表

（2）抽水負(fù)荷的處理

鑒于抽水負(fù)荷的不可調(diào)整性，抽水負(fù)荷按-312MW 整數(shù)臺階式控制機組啟停的臺數(shù)。若設(shè)定的抽水負(fù)荷為非整數(shù)，則按該數(shù)除以-312MW，“商”取整計算。如：負(fù)荷設(shè)定值為-656MW，“商值”為2.1，取整則開機臺數(shù)為2臺；如負(fù)荷設(shè)定值P 為-312

（3）負(fù)荷可調(diào)上下限和可調(diào)容量

鑒于抽水蓄能的成組控制是將電站所有機組作為一個整體控制，負(fù)荷可調(diào)上下限和可調(diào)容量將以電站為基礎(chǔ)，動態(tài)的計算全廠負(fù)荷調(diào)節(jié)的上下限以及可調(diào)容量，實時刷新并發(fā)送給調(diào)度。

成組運行機組設(shè)定發(fā)電最大出力為305.22MW，發(fā)電最小出力為200MW；抽水出力根據(jù)調(diào)速器優(yōu)化軟件運行。

而負(fù)荷可調(diào)范圍是指電站允許調(diào)度控制的負(fù)荷范圍，也是調(diào)度AGC進行電站負(fù)荷動態(tài)調(diào)節(jié)的邊界條件。即：

電站可調(diào)負(fù)荷上下限主要用于在AGC時作為調(diào)度控制的負(fù)荷調(diào)整的邊界條件。

（4）負(fù)荷允許變化以及實際變化速率

實際的負(fù)荷變化率會因水頭的不同略有差別，鑒于成組軟件是將電站作為一個整體控制，故對成組控制而言，實際的負(fù)荷變化率與參與負(fù)荷分配的“成組”機組臺數(shù)有關(guān)，即：

K總＝K1×N成組

K總--電站負(fù)荷總變化率

K1--單臺機組負(fù)荷最小變化率

由此得出，運行的“成組”機組越多，實際的升/降負(fù)荷的速率越快，因此要求整個電站允許的負(fù)荷變化率應(yīng)取最小值：

K＝Min（K總，K1）≤K1；

K--電站允許的負(fù)荷變化率。

在負(fù)荷曲線控制方式下，滿負(fù)荷指令發(fā)電開機采用階躍加負(fù)荷方式，0～200MW 按照以前的單機速率上升。200 MW～305.22MW按照每0.6MW/s的速率上升。調(diào)整負(fù)荷及停機時減負(fù)荷也是如此速率。負(fù)荷設(shè)定值模式下，增減負(fù)荷速率同以前的單機運行速率。

成組控制的負(fù)荷設(shè)定死區(qū)為10MW,即設(shè)定值反饋值與有功實際值累計超過10MW時，負(fù)荷調(diào)整才開始響應(yīng)。

2.9 機組啟?？刂?/h3>

（1）啟停優(yōu)先級

當(dāng)電站控制為“成組總投入”方式，在“成組”模式機組的啟停將直接由成組軟件根據(jù)機組啟停的優(yōu)先級自動控制。

成組機組發(fā)電抽水開停機順序根據(jù)預(yù)先設(shè)定的機組啟停優(yōu)先級執(zhí)行，優(yōu)先級高的機組先開后停，優(yōu)先級低的機組后開先停。

機組的運行小時數(shù)以及優(yōu)先級將實時地顯示在操作員站上，優(yōu)先級為1～4，優(yōu)先級1為最高。默認(rèn)優(yōu)先級按照機組運行時間數(shù)從小到大排列，操作員可以按照機組的實際情況，手動修改機組啟停的優(yōu)先級，有選擇的開機。

當(dāng)機組自動啟動過程中，出現(xiàn)跳機、程序超時轉(zhuǎn)停機的情況，成組軟件將立刻啟動投入成組的下一優(yōu)先級機組以滿足負(fù)荷的需求。

抽水開機時，原則上不采用直接抽水開機，實際操作中運行人員應(yīng)根據(jù)日負(fù)荷計劃曲線，提前手動啟動機組抽水調(diào)相；并務(wù)必將已經(jīng)處于抽水調(diào)相的機組優(yōu)先級設(shè)至最高，確保優(yōu)先將已處于抽水調(diào)相的機組轉(zhuǎn)抽水。

（2）機組啟停提前時間

在負(fù)荷曲線控制方式下機組的自動啟停是以下一點的負(fù)荷點為目標(biāo)來執(zhí)行的，考慮到機組啟停所需的時間和電網(wǎng)的要求，發(fā)電運行時，在每個整點時延時3min讀取下個點的計劃（NEXTDLC），抽水運行下，在每個整點時延時10min讀取下個點的計劃；開停機時間如下設(shè)定：發(fā)電提前12min開機，抽水提前5min轉(zhuǎn)換，發(fā)電和抽水停機都是提前12min，如只需調(diào)整負(fù)荷，調(diào)整負(fù)荷也是提前12min。抽水時一般不考慮同一個點啟動2臺及以上機組。

在負(fù)荷曲線控制方式下，當(dāng)同一點有2臺或2臺以上機組啟停的時候，第二臺機組的啟停時間與第一臺機組的啟停時間應(yīng)有間隔，現(xiàn)設(shè)定時間間隔為2min，抽水時基本不考慮同時啟動兩臺及以上。

2.10 AGC及成組控制的切換

（1）當(dāng)發(fā)生以下情況時，電站退出成組運行：

1）當(dāng)控制鏈路（Control link）發(fā)生故障時，若此時AGC運行，電站控制層自動切到TOBA，電站退出AGC運行。

2）當(dāng)操作鏈路（Operation link）發(fā)生故障時，若成組運行在DLC負(fù)荷管理模式，則電站退出成組運行。

3）當(dāng)電站成組控制器（GDK)發(fā)生故障時，電站退出成組運行。

（2）當(dāng)發(fā)生以下情況時，參加成組機組自動切至單機：

1）當(dāng)電站成組控制方式切至總退出時，各機組模式會自動切至單機。

2）當(dāng)機組發(fā)生跳機時，該機組會自動切至單機。

3）當(dāng)機組控制方式切至現(xiàn)地或檢修時，該機組模式會自動切至單機。

4）當(dāng)機組發(fā)電調(diào)相開機時，該機組會自動切至單機。

5）當(dāng)機組由發(fā)電轉(zhuǎn)至發(fā)電調(diào)相、抽水轉(zhuǎn)至抽水調(diào)相時，該機組會自動切至單機。

（3）當(dāng)電站控制層切到調(diào)度設(shè)定時，則負(fù)荷管理模式自動切到ALSP模式。

3 AGC及成組運行操作步驟

3.1 指導(dǎo)模式下（ALSP）調(diào)整負(fù)荷的操作步驟

（1）在操作員工作站上進入成組控制畫面

（2）查負(fù)荷管理模式為設(shè)定模式

（3）查機組在負(fù)荷設(shè)定模式下運行正常

（4）合理設(shè)置機組優(yōu)先級

（5）輸入調(diào)度要求的有功出力設(shè)定值并判斷是否需要啟停機

（6）如沒有啟停機要求，檢查機組負(fù)荷調(diào)整分配正常

（7）如有啟停機檢查有相應(yīng)機組的發(fā)電或者停機提示燈亮

（8）查看此時頻率在允許開機或停機范圍內(nèi)

（9）選擇合適時機點擊提示開機或停機機組的工況按鈕

（10）檢查機組啟動或者停機正常

（11）檢查最后機組出力與設(shè)定值一致

注：如果在自動模式，機組會自動調(diào)整負(fù)荷或者啟停機，如同時涉及到兩臺機的啟停，彼此間隔2min，運行人員需監(jiān)視機組啟停正常，負(fù)荷調(diào)整分配正常。并注意是否存在頻率閉鎖。

3.2 指導(dǎo)模式下成組發(fā)電開機（DLC）步驟

（1）在操作員工作站上進入成組控制畫面

（2）查電站成組控制總投入

（3）查相應(yīng)機組在成組控制

（4）查負(fù)荷控制模式為DLC模式

（5）查看當(dāng)日全廠負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)正常

（6）查當(dāng)前反饋值與NEXT DLC值保持一致（注意反饋值提前12min讀取NEXT DLC值）

（7）合理設(shè)置機組優(yōu)先級

（8）查發(fā)電負(fù)荷點前12min優(yōu)先級最高的機組發(fā)電提示燈亮

（9）查看此時頻率在允許開機范圍內(nèi)

（10）選擇合適的時機點擊提示發(fā)電機組的發(fā)電工況按鈕

（11）查看機組發(fā)電啟動正常

注：如果成組在自動模式下，在發(fā)電負(fù)荷點前12min優(yōu)先級最高的機組發(fā)電提示燈亮，若此時頻率在允許開機范圍內(nèi)，機組會馬上啟動，如存在頻率閉鎖，機暫時不會啟動，直到頻率恢復(fù)正常。運行人員需提前設(shè)置優(yōu)先級，監(jiān)視機組啟動正常。

3.3 指導(dǎo)模式下成組抽水開機DLC操作步驟（以1號機為例）

（1）在操作員工作站上進入成組控制畫面

（2）查電站成組控制總投入

（3）查相應(yīng)機組在成組控制

（4）查負(fù)荷控制模式為DLC模式

（5）查成組控制方式在指導(dǎo)

（6）查看當(dāng)日全廠負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)正常

（7）在抽水負(fù)荷點提前30min安排*號機SCP啟動

（8）選擇要啟動的機組單機控制畫面

（9）選擇1號機SCP啟動

（10）查1號機SCP穩(wěn)態(tài)運行正常

（11）調(diào)整1號機優(yōu)先級使其大于未啟動的備用機組

（12）查抽水負(fù)荷點前5min1號機抽水提示燈常亮

（13）查看此時頻率在允許轉(zhuǎn)抽水的范圍內(nèi)

（14）選擇合適的時機點擊提示抽水機組的抽水工況按鈕

（15）查1號機正確響應(yīng)SCP轉(zhuǎn)抽水正常

3.4 自動模式下成組抽水開機DLC操作步驟（以1號機為例）

（1）在操作員工作站上進入成組控制畫面

（2）查電站成組控制總投入

（3）查1號機在成組控制

（4）查負(fù)荷控制模式為DLC模式

（5）查成組控制方式在自動

（6）查看當(dāng)日全廠負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)正常

（7）在抽水負(fù)荷點提前30min安排1號機SCP啟動

（8）選擇1號機SCP啟動

（9）查1號機SCP穩(wěn)態(tài)運行正常

（10）調(diào)整1號機優(yōu)先級使其大于未啟動的備用機組

（11）查抽水負(fù)荷點前5min1號機抽水提示燈常亮

（12）查看此時頻率是否在允許轉(zhuǎn)抽水的范圍內(nèi)

（13）如存在頻率閉鎖，1號機暫不會執(zhí)行轉(zhuǎn)抽水流程直至頻率恢復(fù)正常范圍

（14）如不存在頻率閉鎖，查1號機立即響應(yīng)轉(zhuǎn)抽水流程

（15）查1號機正確響應(yīng)SCP轉(zhuǎn)抽水正常

3.5 電站有功管理模式由ALSP切至DLC操作步驟

（1）在操作員工作站上進入成組控制畫面

（2）查有功管理模式為ALSP模式穩(wěn)定運行

（3）查當(dāng)日全廠日DLC負(fù)荷曲線正常

（4）查電站當(dāng)前DLC和NEXT DLC值保持一致

（5）查ALSP設(shè)定值與NEXT DLC值一致

（6）點擊曲線模式按鈕并確認(rèn)

（7）查電站有功管理模式切換至DLC

（8）查成組運行機組在DLC下運行正常

注：正常情況下投入DLC應(yīng)在全廠機組在停機狀態(tài)時。

3.6 電站有功管理模式由DLC切至ALSP操作步驟

（1）在操作員工作站上進入成組控制畫面

（2）查有功管理模式為DLC模式穩(wěn)定運行

（3）查當(dāng)前DLC值與NEXT DLC值保持一致

（4）點擊設(shè)定模式按鈕并確認(rèn)

（5）查電站有功管理模式切換至ALSP

（6）查成組機組保持先前的DLC下的出力不變

（7）重新設(shè)置有功設(shè)定值并觸發(fā)

（8）查機組在ALSP下相應(yīng)正常

注：DLC切至ALSP后會繼續(xù)保持先前的DLC值，如需要響應(yīng)新的設(shè)定值，需重新設(shè)定設(shè)定值并觸發(fā)。

4 自動發(fā)電控制系統(tǒng)的未來展望

目前在華東電網(wǎng)系統(tǒng)中的大型水電站基本上都實現(xiàn)了自動發(fā)電控制（AGC），如天荒坪抽水蓄能電廠，宜興抽水蓄能電廠，瑯琊山抽水蓄能電廠等。AGC是保證電網(wǎng)的安全，優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的重要技術(shù)保證，是實現(xiàn)水電站無人值班的基本條件之一，也是未來的大勢所趨。

[1]電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)程[S].

[2]自動發(fā)電機控制系統(tǒng)廠家說明及調(diào)試報告[R].