陳新凌，沈梓正，周智成

（廣西電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣西 南寧 530023）

0 引 言

自動發(fā)電控制（又稱AGC），在水電工程中，是調(diào)節(jié)不同發(fā)電廠中多個發(fā)電機有功輸出以響應(yīng)負(fù)荷變化的系統(tǒng)，是能量管理系統(tǒng)中的重要功能。AGC以控制調(diào)頻機組出力的方式來滿足用戶不斷變化的用電需求，同時讓系統(tǒng)處于經(jīng)濟狀態(tài)的運行中。AGC已成為水電運行的一種重要手段，通過使用AGC技術(shù)，普遍提高了水電工程的工作效率，也大大增加了水電工廠的經(jīng)濟收益。但實際運用中，AGC也不可避免地造成了一些不良的影響。例如，負(fù)荷頻繁變動，導(dǎo)致嚴(yán)重的機組磨損，加快機械損壞速度。

1 水電機組AGC運行存在的問題

1.1 水電機組AGC的運行方式

水電機組中，AGC是在以區(qū)域系統(tǒng)為單位的前提下，對不同發(fā)電廠中不同的發(fā)電機組的出力進行控制的一種運作手段。AGC的工作任務(wù)，主要分為三點。第一，在滿足系統(tǒng)安全性的約束條件下，對水電工程中的發(fā)電量實行經(jīng)濟調(diào)度控制，簡稱EDC；第二，將其他地區(qū)和本地區(qū)聯(lián)絡(luò)線上的交換頻率控制在協(xié)議規(guī)定的數(shù)值上；第三，根據(jù)額定值維持系統(tǒng)的頻率，工作狀態(tài)穩(wěn)定的情況下，系統(tǒng)頻率可以出現(xiàn)-0.05～+0.2 Hz的誤差，這個誤差區(qū)間根據(jù)系統(tǒng)容量的大小來規(guī)定。

1.2 水電機組AGC運行的情況

AGC是電力系統(tǒng)對并網(wǎng)發(fā)電機組的基本要求，具備一定容量的并網(wǎng)機組都應(yīng)該具備AGC功能。水電機組具有啟停迅速，負(fù)荷調(diào)整速度快及調(diào)節(jié)范圍大的特點，是最適合投入AGC運行的機組類型，承擔(dān)著電網(wǎng)主調(diào)頻的任務(wù)。此外，隨著調(diào)頻電力市場的發(fā)展，進入調(diào)頻市場的機組都應(yīng)具備AGC功能，且調(diào)節(jié)性能需滿足特定要求。水電機組投入AGC運行后，在電力系統(tǒng)調(diào)頻、聯(lián)絡(luò)線控制等方面起到了重要作用，但同時也給機組帶來了一些問題[1]。

1.2.1 執(zhí)行指令的周期過長

AGC在投入運行時，從接受到省調(diào)的有效指令后，平均需要經(jīng)過6 s的時間，才能進行功能分配。這個接受指令的時間相對較長，會直接導(dǎo)致系統(tǒng)無法有效地進行調(diào)節(jié)工作。

為了更有效率地進行調(diào)節(jié)工作，水電廠對其進行修改優(yōu)化，將6 s的執(zhí)行指令接受周期改為2 s，大大加快了水電機組接受執(zhí)行指令的時間[2]。

1.2.2 負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度過大

因為AGC的運作原理，水電機組AGC在運作過程中，常常發(fā)生大幅度的負(fù)荷調(diào)節(jié)。同時，水電機組因為長時間的超負(fù)荷運作，會對很多運作的機械設(shè)備造成嚴(yán)重的損傷，減少機械設(shè)備的使用壽命。如果水庫處于高水位，在水電機組AGC的運作下，水輪機的水龍頭超過了設(shè)計要求的位置，會造成導(dǎo)葉無法達到全開的狀態(tài)，從而造成葉片出現(xiàn)裂紋，易發(fā)生導(dǎo)葉被拉斷的狀況。

因此，運用計算機的監(jiān)控系統(tǒng)，將AGC的調(diào)節(jié)信號直接發(fā)到控制中心的計算機上，讓水電工廠的控制中心進行分析與配制，最后合理有效地將變動負(fù)荷分散到水電工廠的其他機組[3]。該方式能大大減少水電機組AGC運作后因大幅度的負(fù)荷調(diào)節(jié)而帶來的機械損傷，加大機械使用壽命。此外，需對導(dǎo)葉進行加厚處理，同時采用橡膠材料作為導(dǎo)葉的主要原材料。

1.2.3 水電機組開關(guān)頻繁投切

水電機組AGC運作過程中，因負(fù)荷的不斷變化會頻繁地關(guān)機和啟動。這不僅會嚴(yán)重磨損水電機組，還會導(dǎo)致水電機組的墊片、螺帽松動和脫落。同時，頻繁地開關(guān)水電機組，開關(guān)的轉(zhuǎn)換節(jié)點容易發(fā)生移位，會導(dǎo)致開關(guān)無法正常閉合。

為了使水電機組AGC在運作中不會因振動和擺度導(dǎo)致跳閘，引發(fā)頻繁的關(guān)機和啟動事件，工作人員需加大對震動和擺度變化的關(guān)注，在水電機組發(fā)生異常情況時，及時采取相應(yīng)的措施。同時，及時檢查水電機組機械部件的損傷情況，若發(fā)現(xiàn)無法使用的機械部件，應(yīng)及時更換[4]。

2 水電機組AGC的控制策略

2.1 AGC控制策略簡析

AGC的基本功能是對負(fù)荷頻率進行控制、備用容量進行監(jiān)視以及經(jīng)濟調(diào)度進行控制等，以保證發(fā)電的出力與負(fù)荷達到平衡，同時保證系統(tǒng)的頻率在額定值上，使凈區(qū)域聯(lián)絡(luò)線潮流與制定的計劃相等，把運行成本最小區(qū)域化[5]。

2.2 AGC控制策略現(xiàn)狀

水電機組AGC經(jīng)過不斷的改良和優(yōu)化在負(fù)荷調(diào)節(jié)方面已經(jīng)實現(xiàn)了完全市場化的運行，已經(jīng)使水電機組的負(fù)荷減小。負(fù)荷的變化和較強的調(diào)節(jié)能力使水電機組可以充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，能夠更全面地滿足人們和生產(chǎn)工藝對水電的需求。使用AGC控制能夠有效地降低水電工廠的運營成本，并能夠確保水電機組的經(jīng)濟性能。

2.3 老舊設(shè)備的更替策略

水電機組AGC的控制過程中，水電機組的各項機械設(shè)備會長期處于頻繁地開啟和關(guān)閉的高速變化過程，讓各項設(shè)備處于高強度的工作壓力中。這會降低設(shè)備穩(wěn)定的運行程度。因此，一些無法適應(yīng)AGC控制的老舊設(shè)備將根據(jù)水電機組的切實情況被更換。如果不及時更換老舊設(shè)備，那么就無法有效地保證閥門的精確程度，會降低各項設(shè)備的使用壽命[6]。

2.4 改善和加強受力部件策略

隨著時代的發(fā)展，人們用電和社會工業(yè)生產(chǎn)用電的需求日益加大，水電機組的負(fù)荷調(diào)整頻率也不斷增大，所以設(shè)備調(diào)整過程中，調(diào)整過快和調(diào)整過于頻繁的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。為減少AGC調(diào)整對水電機組的不利影響，需合理控制利用水電機組AGC系統(tǒng)，確保AGC系統(tǒng)在負(fù)荷調(diào)節(jié)的速度能夠把控在原有的設(shè)計條件以內(nèi)。同時，水電機組AGC在調(diào)整過程中，常常會使水電機組的很多工作機械因外力作用和水流作用而承受很大的工作壓力，會使水電機組的機械設(shè)備在負(fù)荷變化的過程中出現(xiàn)大量的磨損。因此，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備的關(guān)鍵部位有磨損，且磨損程度達到無法繼續(xù)承受AGC控制的運作程度，就需要及時進行材料更換[7]。

2.5 根據(jù)負(fù)荷程度對設(shè)備進行分配和調(diào)節(jié)策略

傳統(tǒng)AGC控制是通過電網(wǎng)里的AGC控制室對各個機組里的裝置起到控制作用。隨著時代的進步，科技進一步發(fā)展，目前已經(jīng)采用了現(xiàn)代化智能的AGC控制?，F(xiàn)代化智能AGC控制能讓水電機組的設(shè)備可以直接將各種訊息以自動化的方式反饋給智能控制中心，使整個控制過程得到進一步的細(xì)化。智能AGC控制可以根據(jù)系統(tǒng)的消息反饋來對某一個控制點展開更有針對性、更有效果的控制操作，進而根據(jù)負(fù)荷程度的不同來改變控制點的運作狀態(tài)。需注意，必須對峰值的變化保持高度重視。此外，為了能夠更加適應(yīng)因AGC控制變化帶來的運作狀況的變化，水電工廠需要根據(jù)自身情況單獨安排一臺備用的水電機組。

3 結(jié) 論

經(jīng)濟快速發(fā)展的當(dāng)今時代，水電工程的運用也在不斷發(fā)展和優(yōu)化，做出進一步符合社會需求的狀態(tài)調(diào)整。AGC被廣泛運用于水電工廠，雖然大大提高了水電工程的工作效率和經(jīng)濟利益，最大化地實現(xiàn)了資源的有效利用，但是也帶來了不少的安全隱患。為了使水電機組在投入AGC后運作狀況更加良好，水電工廠采取了一系列有效措施，更好地推進了水電機組AGC的工作效率，大大推動了我國水力發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展性。