馮 迅，彭 放，湯 琦，黃 勇

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京100038；2.國(guó)電大渡河大崗山發(fā)電有限公司籌備處，四川石棉625409；3.國(guó)電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川漢源625300）

瀑布溝水電站位于四川漢源縣境內(nèi)大渡河干流上，裝有6臺(tái)容量600MW的特大型機(jī)組，是四川省的骨干電站。瀑布溝電站選用北京中水科水電開(kāi)發(fā)有限公司的H9000 v4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了自動(dòng)發(fā)電控制功能（AGC），接收省調(diào)能量管理系統(tǒng)（EMS）下發(fā)的全廠有功給定指令，實(shí)時(shí)分配和調(diào)節(jié)機(jī)組的有功，使全廠的實(shí)際出力與調(diào)度給定命令相一致。

瀑布溝電站是典型的特大型水電站，擔(dān)負(fù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)頻的任務(wù)，相對(duì)于其他特大型水電站，其對(duì)生產(chǎn)安全的要求更高，AGC必須有冗余的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制定嚴(yán)格詳細(xì)的安全保護(hù)策略，防止誤操作，消除各種突發(fā)異常情況造成的問(wèn)題和故障。

同時(shí)，電網(wǎng)對(duì)于系統(tǒng)安全保留容量有嚴(yán)格的要求，AGC的分配必須兼顧到安控切機(jī)容量需要。

瀑布溝電站AGC在H9000 v4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立了完善的架構(gòu)，分別制定了安全和功能約束、異常監(jiān)視和應(yīng)急處理，并將安控切機(jī)容量要求結(jié)合到AGC分配算法中，兼顧了上述各方面需求。

1 AGC總體框架和功能設(shè)計(jì)

1.1 AGC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

四川省調(diào)向瀑布溝H9000監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)下達(dá)全廠有功目標(biāo)值，AGC程序運(yùn)行在監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)的兩臺(tái)應(yīng)用程序服務(wù)器PBGAPS1和PBGAPS2上，兩臺(tái)服務(wù)器為完全冗余，并且互為熱備，主控和備用狀態(tài)可由操作員手動(dòng)切換。兩機(jī)AGC程序的計(jì)算保持同步，但只有主控服務(wù)器對(duì)6臺(tái)機(jī)組LCU出口下令。當(dāng)主控服務(wù)器故障退出時(shí)，備用機(jī)自動(dòng)切為主控，若兩臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器均發(fā)生故障退出監(jiān)控，AGC功能也將自動(dòng)退出，如圖1所示。

圖1 AGC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 保護(hù)性策略

為了保障電網(wǎng)和機(jī)組設(shè)備長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，AGC功能設(shè)計(jì)要全面。在進(jìn)行任意功能的投退和切換操作時(shí)，不能誤下令，不能對(duì)機(jī)組的狀態(tài)和出力產(chǎn)生不利干擾，確定全廠和機(jī)組安全運(yùn)行AGC的閉鎖條件。如果設(shè)備發(fā)生事故和故障時(shí)能立刻退出相應(yīng)設(shè)備的AGC成組狀態(tài)，切換到人工控制；當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)的異常情況，如調(diào)度指令錯(cuò)誤、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集故障時(shí)，AGC必須能夠以恰當(dāng)?shù)姆绞教幚響?yīng)急。

2.1 AGC功能約束設(shè)計(jì)

（1）在全廠AGC功能為退出時(shí)，其他功能開(kāi)關(guān)會(huì)被自動(dòng)復(fù)歸（機(jī)組成組復(fù)歸為單機(jī)，機(jī)組閉環(huán)復(fù)歸為開(kāi)環(huán)）。這樣，要退出全部AGC功能只需退出全廠AGC功能開(kāi)關(guān)即可。

（2）要使AGC進(jìn)入省調(diào)控制狀態(tài)必須滿足：AGC已經(jīng)進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)、AGC省調(diào)控制權(quán)投入、閉環(huán)控制方式投入。

（3）操作流程規(guī)定功能開(kāi)關(guān)的投入必須按照如下5步順序進(jìn)行操作：投入全廠AGC功能開(kāi)關(guān)→全廠有功給定模式投入→各機(jī)組AGC有功成組投入→全廠AGC省調(diào)控制權(quán)投入→AGC閉環(huán)控制投入。

（4）為了防止AGC功能在從退出到投入的切換過(guò)程中，全廠給定值發(fā)生突變而造成負(fù)荷波動(dòng)，在AGC不在執(zhí)行狀態(tài)時(shí)，令“全廠AGC有功人工給定值”、“省調(diào)AGC有功給定值”均跟蹤全廠的實(shí)發(fā)總有功。

（5）為了防止廠內(nèi)和省調(diào)控制權(quán)切換過(guò)程中發(fā)生給定值突變，令控制權(quán)在廠內(nèi)時(shí)，“省調(diào)AGC有功給定值”跟蹤“全廠AGC有功人工給定值”，而控制權(quán)在省調(diào)時(shí)，“全廠AGC有功人工給定值”跟蹤“省調(diào)AGC有功給定值”。

（6）運(yùn)行AGC的應(yīng)用服務(wù)器主站監(jiān)控系統(tǒng)故障退出后再次啟動(dòng)時(shí)，AGC功能自動(dòng)退出。

2.2 AGC邏輯閉鎖

2.2.1 機(jī)組AGC成組可控的運(yùn)行條件

機(jī)組投入AGC成組，機(jī)組不在人工檢修或試狀態(tài)，機(jī)組處在并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)的一系列條件組合，調(diào)速器正常運(yùn)行的條件組合，監(jiān)控LCU狀態(tài)正常的條件組合，無(wú)各種機(jī)組機(jī)械事故和電氣保護(hù)正常的條件組合等。

2.2.2 全廠AGC執(zhí)行必須滿足的運(yùn)行條件

AGC應(yīng)用服務(wù)器狀態(tài)正常，所有非檢修機(jī)組PLC網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)正常，電網(wǎng)各線路保護(hù)正常的條件組合，與省調(diào)通訊正常相關(guān)的條件組合等。

2.3 AGC異常處理［4］

AGC對(duì)于突發(fā)事故故障的應(yīng)對(duì)策略有退出AGC功能和將AGC暫時(shí)掛起兩種處理方式。AGC退出是指徹底將AGC功能開(kāi)關(guān)全部置為復(fù)歸，當(dāng)重新投入AGC時(shí)必須手動(dòng)操作；而后者則僅僅在程序中跳過(guò)AGC的主計(jì)算程序流程，使得AGC暫時(shí)失效掛起，待異常解除后再自動(dòng)恢復(fù)執(zhí)行。

無(wú)論是退出AGC功能還是將AGC掛起，都將對(duì)導(dǎo)致異常的原因報(bào)警。

2.3.1 有功給定錯(cuò)誤的處理方式

（1）當(dāng)AGC全廠有功給定值在全廠等值禁運(yùn)區(qū)內(nèi)時(shí)，若給定值距離最近的禁運(yùn)區(qū)邊界值大于8MW，將AGC掛起；小于8MW，則令其等于該邊界值。

（2）當(dāng)全廠有功給定值與當(dāng)前全廠實(shí)發(fā)值間的差值（ACE）超過(guò)設(shè)定的單步調(diào)節(jié)上限（設(shè)為300MW）時(shí)，將AGC掛起。

（3）當(dāng)全廠有功給定值大于全廠可調(diào)容量上限（可調(diào)機(jī)組容量上限之和+單機(jī)機(jī)組實(shí)發(fā)值之和），且超出大于5MW，將AGC掛起；超出5MW以內(nèi)，令其等于上限值。給定值小于可調(diào)容量下限的情況也按類似方法處理。

2.3.2 水位異常的處理方式

庫(kù)水位是進(jìn)行機(jī)組最大出力和振動(dòng)區(qū)計(jì)算的基本參數(shù)，必須保證其有效性。

AGC設(shè)置了自動(dòng)讀取水位和人工設(shè)置水位兩種方式，平時(shí)設(shè)置為自動(dòng)讀取方式，這時(shí)每秒鐘讀取1次水位計(jì)上送水位數(shù)據(jù)點(diǎn)，并令人工設(shè)置的水位值跟蹤該值自動(dòng)變化。但當(dāng)水位計(jì)上送水位數(shù)據(jù)通道發(fā)生故障，或前后兩次自動(dòng)讀取的水位值突變超過(guò)1m時(shí)，AGC自動(dòng)切換為人工設(shè)置水位方式，開(kāi)始讀取人工設(shè)置的水位值。

2.3.3 線路頻率異常的處理方式

當(dāng)母線頻率大于50.05Hz且省調(diào)給定值為向上增負(fù)荷，或母線頻率小于49.95Hz且省調(diào)給定值為向下減負(fù)荷時(shí)，將AGC掛起。

2.3.4 機(jī)組數(shù)據(jù)采集故障的處理方式

（1）當(dāng)機(jī)組在發(fā)電態(tài)時(shí)，若檢測(cè)到本機(jī)組有功功率數(shù)據(jù)通道故障或機(jī)組出口斷路器通道質(zhì)量故障，將AGC掛起。如果相隔一個(gè)計(jì)算周期（4s）后數(shù)據(jù)恢復(fù)正常就繼續(xù)運(yùn)行，如再次檢測(cè)到故障，立刻將AGC退出。

（2）當(dāng)機(jī)組顯示不在發(fā)電狀態(tài)和檢修狀態(tài)，但讀取到該機(jī)組有功實(shí)發(fā)值卻大于20MW時(shí)，采取第1次讓AGC掛起，第2次讓AGC退出的處理方式。

（3）當(dāng)單臺(tái)機(jī)組連續(xù)兩次采集（相隔1s）的有功實(shí)發(fā)值相差100MW以上，超出機(jī)組可能的最大爬坡率，應(yīng)立即將AGC退出。

2.3.5 機(jī)組有功調(diào)節(jié)超時(shí)的處理方式

機(jī)組PLC收到AGC發(fā)出的有功調(diào)節(jié)命令后5min內(nèi)若仍無(wú)法將有功調(diào)節(jié)到位，則將上送機(jī)組有功調(diào)節(jié)超時(shí)信號(hào)，AGC收到此信號(hào)后將該機(jī)組切到AGC單機(jī)控制，但不影響其他機(jī)組的AGC成組運(yùn)行。

3 安控切機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)

在出現(xiàn)某些緊急事故時(shí)，電網(wǎng)必須采用切除斷面潮流的方法保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

根據(jù)機(jī)組實(shí)時(shí)狀況，運(yùn)行人員可以選擇機(jī)組投入安控切機(jī)模式，對(duì)于參與安控并且AGC成組可控的第i號(hào)機(jī)組，應(yīng)保留最小的容量值平均分配，即

N保i=（P安-P安非AGC）/n

式中P安為電網(wǎng)要求的全廠安控保留總負(fù)荷；P安非AGC為參與安控切機(jī)，但未參與AGC控制的機(jī)組的實(shí)發(fā)有功之和；n為參與安控并且AGC成組可控的機(jī)組臺(tái)數(shù)。若在i機(jī)組的一個(gè)振動(dòng)區(qū)內(nèi)，則令等于該振動(dòng)區(qū)的上邊界值。

將設(shè)為第i號(hào)機(jī)組AGC的有功控制下限，即可使得該機(jī)組負(fù)荷分配結(jié)果不小于此值，從而保證足夠的安控保留容量。若大于機(jī)組當(dāng)前有功容量上限，則無(wú)法達(dá)到安控要求，AGC發(fā)出“安控容量不足”報(bào)警。

4 結(jié)語(yǔ)

自2011年9月AGC投入省調(diào)實(shí)際控制以來(lái)，運(yùn)行情況良好，保證了瀑布溝特大型電廠的正常生產(chǎn)，并對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定提供了有力支持，對(duì)今后大型水電站和機(jī)組的AGC功能設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

［1］劉維烈.電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動(dòng)發(fā)電控制［S］.北京:中國(guó)電力出版社，2006.

［2］龔傳利，黃家志，潘苗苗.三峽右岸電站AGC功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法［J］.水電站機(jī)電技術(shù)，2008，31（3）:26-28，35.

［3］孔德寧，朱華，單鵬珠，等.龍灘電站自動(dòng)發(fā)電控制安全性策略［J］.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2010，34（2）:9-12.

［4］龔傳利，黃家志，姚志凌.三峽右岸電站AGC安全性策略［J］.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2008，32（1）:34-36，46.