关于AGC系统的控制优化研究

摘 要：近年来，我国电网建设加快，对于发电厂生产运营提出了更高的要求。自动控制发电系统AGC是电厂重要的项目系统，为了满足电网调度对AGC系统变负荷速率要求，要积极调整和改进AGC系统的协调控制功能，提高AGC系统运行的安全性和稳定性。本文分析了AGC系统控制原理，阐述了关于AGC系统的控制优化策略。

关键词：AGC系统；控制优化；控制原理

随着我国电力系统的快速发展，AGC系统被广泛的应用在发电厂，极大地提高了发电机组的自动化水平。AGC系统通过发送AGC指令自动控制电力机组的发电负荷，根据实际的电网频率和用电情况，自动调节机组的发电量，实现电网的发电和供电平衡，因此AGC系统的控制优化对于减小发电机组汽温和汽压波动有着积极的现实意义。

1 AGC系统控制原理

由于电力系统的负荷时刻都在发生变化，其变动负荷主要包括以下几种：其一，频率波动幅值低于0.025Hz，频率波动周期小于10s，这种负荷周期短、幅值小，具有较大的偶然性，发电机组可通过一次调频系统来控制该负荷；其二，频率波动幅值在0.05～0.5Hz，波动周期在10s～120s，该频率波动多是由气候变化、生活或者生产引起，可通过超短期负荷预测软件的能量管理系统来控制和调节这类频率波动[1]。AGC系统主要是为了实现电网的实时供需平衡，保持电力系统的用电负荷和发电负荷平衡，提高电力系统运行的安全性和经济性。AGC系统的控制功能主要包括以下几个方面：第一，确保电网的安全、稳定运行，将对外静交换功率和电网频率控制在电力系统运行要求范围内，协调各个发电厂的出力，实现最优的经济分配；其二，合理分配各区域的发电功率，按计划值运行区域间的净交换功率；其三，控制发电机组，在规定的电力系统频率范围内，跟踪电力系统的负荷变化，将电力频率偏移导致标准钟和电钟间的时差控制在标准限值内。

AGC系统主要包括三种控制方式：功率频率联络线偏差控制、定交换功率控制和定频率控制。ACE表达式为：ACE=-10B×+，其中，是频率偏差，Hz；是联络线功率偏差，MW；B是频率响应系统MW/0.1Hz。根据该公式，AGC控制模式设置为功率频率偏差控制模式[2]。

2 关于AGC系统的控制优化策略

2.1 实时校正系统运行特性参数

传统的DCS控制回路的运行参数经过整定之后难以改变，当发电机组工况发生变化后，控制效果较差。通过神经网络学习算法和AGC系统的运行要求，实时校正发电机组的各种特性参数，包括制粉系统惯性时间、中间点温度设定曲线、机组滑压曲线、汽耗率、燃料热值等，并且根据AGC系统的特性参数，准确计算AGC系统反馈和前馈回路中的控制参数，使AGC系统保持在在线学习状态，不断逼近最优的控制目标。

2.2 优化AGC系统运行模式

传统的DCS控制系统不区分发电机组的AGC和CCS运行方式，通过利用自动化控制技术，优化AGC系统的运行模式，采用神经网络和智能预测算法，一方面，根据发电机组实际的电网频率、实发功率、AGC指令等运行参数，实时预测AGC指令和EMS系统在未来一段时间内的变化趋势；另一方面，根据发电机组的给水流量、风量、燃料量等参数，科学预测未来一段时间内的锅炉热功率信号，根据AGC系统和锅炉热功率信号的匹配度，合理调整AGC系统指令变化量。通过优化AGC系统运行模式，在确保AGC负荷正常响应条件下，减小发电机组的减温水流量、给水流量、风量、燃料量的波动幅度，延长发电机组的使用寿命，避免爆管事故。

2.3 优化AGC系统的软件和硬件平台

（1）硬件平台。AGC系统的硬件可采用SiemensS7型号的PLC平台，配置“modbus+CPU模块+双冗余电源”硬件。

（2）软件系统。基于Siemens Step7系统平台，使用STL、SCL语言开发AGC系统的高级算法模块，采用面向对象的封装技术，构建AGC系统完整的组态函数库，构建AGC系统和发电机组的优化模块。

（3）AGC系统和DCS接口。发电机组和AGC系统通过modulus通讯软件进行数据交换，将AGC系统和DCS控制回路融为一体，在AGC系统中扩展一个分散处理模块DPU，实现AGC系统的优化运行。利用多种先进技术，保持正常的数据通讯，使AGC系统保持协调运行状态，主要包括：其一，以AGC系统的心跳波代表发电机组控制系统的运行状态，一旦AGC系统检测到心跳波，及时向发电机组发送AGC指令；其二，AGC系统实时检测DCS系统接收的特性参数的正确性，包括变化率、上限和下限，一旦发现特性参数超过标准值，恢复输出控制指令，如汽机调门指令、给水指令、燃料指令等，立即切回AGC控制系统；其三，DCS侧接收AGC系统的控制指令，根据当前发电机组的电力负荷，约束负荷波动上、下限，例如燃料量的最大波动上限为20t/h[3]，避免AGC系统故障导致控制指令发生大幅度变化。

2.4 优化前馈方案，提高系统调节速率

基于AGC系统的指令手动模式，DCS系统可获得实时的负荷变化量，根据指令偏差，获得发电机组指令前馈信息，从而改变锅炉燃料量。对于大惯性、大滞后的控制对象，利用PD调节器进行细调，用前馈回路进行粗调，尽量完善前馈信号，一方面，根据发电机组的负荷指令变化，适当调节燃料调节器，当额定调节速率大于AGC指令平均速率时，根据前馈信息及时调节发电机组运行状态；另一方面，当额定调节速率小于AGC指令平均速率时，适当增大前馈，提前恢复或者改变燃料量。

3 结束语

AGC系统对于发电机组的运行状态有着直接的影响，根据电网的供电需求，要积极采取先进的技术手段，优化AGC系统运行，完善系统的各项指标，使AGC系统发挥更重要的作用。

参考文献：

[1]陈冠宇.新自动发电控制系统模型及其控制方法研究[D].华北电力大学，2012.

[2]付鹏武.基于模型预测控制的电网AGC系统研究[D].重庆大学，2013.

[3]赵瑞锋.互联电网AGC的动态优化策略及其在线计算平台研究[D].重庆大学，2013.

作者简介：彭坤（1985—），男，贵州贵阳人，本科，研究方向：工程管理。