水电站AGC有功功率限值计算逻辑研究

水电站 AGC 有功功率限值计算逻辑研究

孙艳景

国能大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 雅安 625304

摘要 水电站机组的有功功率限值决定了AGC的有功运行范围，对有功运行范围的处理是否合理将直接影响AGC的可靠稳定运行。本文重点分析了机组拦污栅压差、运行水位波动等各种特殊运行工况和振动区等约束因素对有功限值的影响，研究了AGC中每台机组及全站有功功率的有效运行限值，并制定了一套科学的解决方案和计算策略，有效的满足电站运行需要和电网考核要求。

关键词 水电站，AGC，功率限值

随着大型水电站的不断建成投运及远距离输电系统的增加,电力系统的安全稳定问题更加复杂，特别是西南电网与华中电网由同步交流联网转为异步直流联网运行后，频率控制要求变得更加严格。自动发电控制系统（AGC）是调度自动化和电站监控系统的一项基本功能，在保证电网频率质量方面发挥着重要作用。华中电网“两个细则”对电厂AGC投运率、调节性能等考核指标均有严格的规定，四川电网也每月对电厂AGC运行情况进行统计与考核。为此，各电站为增加AGC的辅助服务补偿，减少AGC发电量考核，不断完善AGC控制逻辑和调节性能，以满足电网要求。

本文结合深溪沟水电站AGC由于有功功率限值处理不完善导致的异常退出、计算分配不合理等现象，分析了问题原因，优化完善了特殊工况下单机和全站有功功率限值计算逻辑，有效的提高了电站AGC的运行稳定性和经济效益。

1 主要问题

深溪沟水电站为大渡河水电基地干流规划的第18级电站，坝址位于四川省雅安市汉源县和凉山州甘洛县接壤处，电站为坝式开发，总库容3200万立方米，是瀑布沟水电站的反调节电站，具有日调节能力。电站安装4台16.5万千瓦轴流转桨式水能发电机组，通过1回500kV线路输送至瀑布沟电站。2010年6月首台机组发电，2011年6月实现全部投产。

深溪沟水电站AGC日常运行中主要出现了以下3个问题，均与有功功率限值有关。一是部分机组实发有功无法达到电站AGC的计算分配值，机组有功调节超时报警，退出成组控制，AGC全站有功实发值与目标给定值差值过大，AGC调节性能不合格被电网公司考核；二是电站AGC判定调度（主站）下发的全站有功给定指令为无效指令，收到该类型指令后AGC挂起不分配执行，连续收到三次错误指令，全站AGC退出运行；三是部分时段，机组有功会自动波动到振动区内。

2 问题分析

2.1 部分机组实发有功无法达到AGC计算值

统计分析发现，电站汛期经常性出现部分运行机组实发有功无法达到AGC计算分配值，比如AGC计算1F机组有功由100MW调节到150MW，但当1F机组有功增加到145MW时，机组调速器导叶开度已受到电气开限限制，无法进一步增加负荷。原因是AGC程序中1F机组有功计算值大于机组有功实际可调上限值。

深溪沟水电站机组运行水头范围为20m-40m，额定水头为30m。机组有功上限值受水头制约，理论上在水头30m以下范围内，机组无法实现满发。AGC计算逻辑中，机组运行水头为水库上游水位减去水库下游水位。机组不同水头下有功上限值为根据两个区间水头计算的插值，由于机组振动区为0MW-70MW，机组有功下限值为70MW。具体数据见下表1：

表1 深溪沟水电站机组水头与有功上限值对应表

以上计算方法满足电站大部分时间段AGC运行要求。但在汛期，由于上游垃圾比较多，实际水头受拦污栅压差影响很大，机组实际有功上限值达不到理论计算值。如果直接按上表计算，会经常性的出现机组实际有功无法达到AGC分配值的情况，故AGC在计算分配时，必须考虑拦污栅压差的影响。

2.2 AGC调度（主站）下发的全站有功给定值无效

检查电站AGC对调度有功给定指令有效性判断逻辑，发现校核逻辑没有问题；调度下发的有功指令确已超出电站的全站有功运行范围，该有功指令电站AGC无法计算执行。进一步分析发现大部分情况下调度下发的AGC全站有功指令略大于全站有功运行上限值；另外极小部分情况下，调度下发指令与全站有功上下限值完全不匹配。

第一种情况分析。调度主站AGC和电站AGC对全站有功限值的计算方式一致。正常情况下，监控系统实时上送每台机组的有功运行范围（限值）至调度，AGC主站计算时考虑限值情况，下发的全站有功指令满足电站的有功实际运行范围要求，不会出现错误指令。但实际运行中，电站与调度主站的数据通讯会存在时延。调度数据采集、指令计算与下发过程中，电站的水位会出现细微的变化波动，导致电站收到主站的下发指令时，小概率会出现下发的指令超限无效，特别是工况接近限值运行时。

第二种情况分析。当并网运行机组不参与AGC控制时，AGC无法自动调节该机组有功。该机组有功上下限值应为有功实发值。检查发现，电站AGC在计算机组有功可调范围时，未考虑机组不参与AGC控制时的特殊情况，错误的直接根据水头计算，并将错误值上送调度，导致调度下发指令与全站有功上下限值完全不匹配。

2.3 机组运行至振动区内

由于机组振动区上限值和有功功率下限值均为70MW，当AGC计算分配机组有功给定值为70MW或接近70MW时，实发有功将进入70MW调节死区内。这种情况下，AGC计算分配逻辑和单机有功调节动作均正确，但机组实发有功可能略小于70MW，运行于振动区内。

3 完善策略

3.1 机组实发有功无法达到AGC计算值处理

深溪沟水电站机组运行水头较低，汛期机组拦污栅压差对实际水头和有功上限影响较大，而且不同机组之间拦污栅压差情况差异很大。如果对表1不同水头下机组有功上限值直接进行减小处理，可以解决机组实发有功无法达到给定值的问题，但是由于拦污栅压差在不断变化，可能对机组实际最大容量造成一定的浪费。综合考虑，最优方案是将机组拦污栅压差引入到机组水头计算中去，根据实际的水头而不是毛水头来计算有功上限值；同时，为解决压差自动测量过程中可能偶尔出现误差的情况，增加了压差手动设置备用方式，比较完美的解决了这一问题。

3.2 AGC调度（主站）下发的全站有功给定值无效处理

电站与调度主站的数据通讯存在时延属于客观现象，目前技术手段无法彻底解决。针对该问题，可以采取对上送主站调度的有功限值加裕度的方法进行处理。当电站AGC计算的机组有功运行范围上限为bMW时，对上限值减去裕度值处理，将(b-2)MW上送调度；同时，电站AGC在对调度下发指令进行正确性校验以及计算时，也应根据调节精度考虑一定的裕度，比如对全站上下限值分别设置5MW裕度，超出该范围才判断为错误指令并挂起或退出。

当并网运行机组不参与AGC控制时，将其上下限设置均设置为有功实发值（停机机组设置为0MW），并上送调度，保证调度计算下发的指令与全站有功实际可调节范围一致。

3.3 机组进入到振动区运行处理

如果机组有功功率下限值和振动区上限值相同，当机组有功给定值接近限值时，实发有功可能将进入振动区。类似于3.2条中机组有功运行范围上限处理方法，当机组有功运行下限值为aMW时，下限值加上裕度值，将(a＋2)MW上送调度；同时，电站AGC在计算分配时，也应考虑一定的裕度（如2MW），以避免实发有功进入振动区。

AGC有功功率限值计算逻辑以上几个方面的优化完善，既满足AGC设计规范和电网公司的要求，也满足电站的实际运行需要。通过处理，深溪沟水电站AGC运行可靠性和调节精度大幅优于电网考核指标，问题得到了有效解决。

4 结束语

AGC运行稳定性和调节性能，直接关系到电站和电网的安全稳定运行，同时也影响电站经济效益。本文针对AGC异常退出和计算分配问题，完善优化了特殊工况下机组单机和全站有功运行范围计算逻辑。水电站AGC有功指令安全校核、有功限值的计算逻辑大致相同，本文所提方法和措施为解决该问题积累了宝贵的经验，对相关电站有一定的参考借鉴价值，对提高辅助服务补偿、保证电网安全稳定运行也有积极的意义。

参考文献：

1. 李先华、朱盛，一起功率变送器故障导致AGC异常调节的分析及应对措施 ，中国科技纵横，2020第1期

作者简介：

孙艳景（1981-），男，河南内乡县人，工程师，本科，从事水电站自动化技术与管理工作，3748475@qq.com。

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