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基于廠網(wǎng)協(xié)聯(lián)的大型水電站自動發(fā)電控制策略分析與制定

文檔作者：陸建宏文檔來源：雅礱江流域水電開發(fā)有限公		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月03日
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上一篇：基于改進魚骨法和加權(quán)有向圖法的電氣設備…

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第40卷第8期水電站機電技術(shù)
2017年8月Mechanical&amp;amp;Electrical Technique of Hydmpower Station
V01．40 No．8
Aug·2017 41
基于廠網(wǎng)協(xié)聯(lián)的大型水電站自動發(fā)電控制策略分析與制定
陸建宏
(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川成都610051)
摘要：大型水電機組具有調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點，保障了電網(wǎng)電能質(zhì)量。本文首先介紹了本大型水電站監(jiān)
控系統(tǒng)改造后AGC運行實際情況，并根據(jù)電網(wǎng)發(fā)生的一起水電站AGC運行策略、安全閉鎖策略不合理、不完善引
起的事件為經(jīng)驗，以電網(wǎng)調(diào)度下達的《AGc電廠安全控制策略核查要點》為技術(shù)要求，重點排查AGC安全策略是否
完善，是否會對電網(wǎng)和電廠安全穩(wěn)定運行造成影響，并結(jié)合電網(wǎng)要求和各大型水電站AGC運行實際情況提出了防
范和管理措施。
關(guān)鍵宇：水電站；AGC；運行；安全閉鎖；策略
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：B 文章編號：1672—5387(2017)08—0041—05
DOI：10．13599，j．cnki．11-5130．2017．08．013
1引言
電網(wǎng)頻率是衡量電能質(zhì)量的重要參數(shù)之一【l】。頻
率調(diào)節(jié)的任務就是當系統(tǒng)有功功率不平衡而使頻率
偏離額定值時，調(diào)節(jié)發(fā)電機出力以達到新的平衡。自
動發(fā)電控制(AGC)就是頻率的二次調(diào)整方式[2-3]。大
型水電站以及大型水電機組不斷投運，大型水電機
組所具有的調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點，配合自
動發(fā)電控制(以下簡稱“AGC”)技術(shù)的應用，對提高
電網(wǎng)電能質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。
2本站AGC運行情況
2．1 AGC概述
本水電站AGC系統(tǒng)的硬件設備由兩臺冗余的
控制器(AGVC 1、AGVC2)及AGVC切換裝置組成，經(jīng)
安德里茨的人員編程實現(xiàn)。AGVCl、AGVC2分別位
于監(jiān)控后臺機房監(jiān)控系統(tǒng)1號服務器柜、2號服務
器柜內(nèi)，AGVC切換裝置在1號服務器柜，電源位于
盤柜后面。切換裝置方式把手正常在“AUTO”位置，
當主用發(fā)生異常時，會自動切換至備用。
2．2 AGC工作原理
本水電站AGC正常時投入調(diào)度側(cè)控制，各機組
有功控制在“可投”狀態(tài)，調(diào)度側(cè)AGC下發(fā)本水電站
總有功設定值，本水電站側(cè)調(diào)度網(wǎng)關(guān)機
(PPDClWPDC2)接收后，通過監(jiān)控主網(wǎng)絡下發(fā)給
AGC主機(AGClkAGC2)，AGC經(jīng)過計算后將負荷分
配至各機組LCU，機組LCU下發(fā)給調(diào)速器執(zhí)行，同
時AGC將本站總負荷上送給調(diào)度AGC系統(tǒng)。
2．3運行分析
通過調(diào)取AGC全廠總有功實測值、AGC全廠
總有功目標值、省調(diào)(主調(diào))AGC有功設定值、有功
缺額等數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律，尋找缺陷相關(guān)原
因，提前采取防范措施，有效避免故障的發(fā)生，減少
因AGC故障對電力生產(chǎn)帶來的各方面影響㈣。鑒于
AGC數(shù)據(jù)過于龐大，本次分析數(shù)據(jù)隨機抽取一周的
數(shù)據(jù)，每5 min取一根數(shù)據(jù)。結(jié)果分析如下：
(1)有功功率缺額報警，指如果總有功設定值不
能完全分配到機組則給出該報警。由圖1可以看
出，AGC系統(tǒng)有功功率在枷MW～40 MW之間，
為正常值范圍內(nèi)。但由于機組在振動區(qū)邊緣運行，有
功功率無法分配，不影響機組正常運行。
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18 ㈣”| l¨I 目懂I lI I l ? 1
圖1有功功率缺額統(tǒng)計
收稿日期：2017-05-30
作者簡介：陸建宏(1973一)，男，高級工程師，從事水電站安全生產(chǎn)
管理工作。
萬方數(shù)據(jù)
42 水電站機電技術(shù)第40卷
(2)AGC有功設定值越限報警，有功設定值超
過有功最大變幅(電廠側(cè)200 MW，省調(diào)側(cè)240 MW)
或超過機組總有功最大限制(操作員設定)，或低于
電廠最小功率限制，設定值與實測值差值小于15
MW，給出該報警。
(3)有功分配值錯誤，指機組有功設定值，營,／Ju與
AGC目標值差值大于220 MW時，給出該報警。由
圖2可以看出，區(qū)間內(nèi)最大差值127．67 MW，因此無
有功分配值錯誤報警，有功分配正常。
1‘n
圖2 AGC總有功目標值與全廠總有功實際值偏差
(4)AGC有功設定值與輸出值校驗故障，指
AGC投人情況下，當AGC有功設定值與投入可控
機組有功輸出值差值大于220 MW時，給出該報警
并退出電站AGC。
(5)AGC設定值跟蹤故障，指當總有功設定值
和總有功實發(fā)值偏差大于80 MW且持續(xù)2 min時
操作員報總有功不跟隨設定值報警信號，同時退出
電站AGC。
(6)AGC有功設定值不可分配報警，指AGC有
功設定值在等值振區(qū)時，給出該報警。
3 AGC安全策略不完善引起的事故
然而由于AGC安全策略不合理，安全閉鎖邏輯
不完善以及人員誤操作等問題[61，造成的電網(wǎng)負荷大
幅波動仍時有發(fā)生。如某水電廠AGC發(fā)出錯誤控制
指令，導致全廠有功出力從2 072 MW大幅降至
259 MW，高壓線路側(cè)有功從2 537 MW迅速升至
3 889MW，系統(tǒng)頻率降至49．941 Hz。經(jīng)分析，認定此
次異常主要由AGC軟件控制策略缺陷造成。如：實
時庫過渡狀態(tài)數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)訪問接口未處理錯誤
返回值、控制功能啟用時直接使用歷史設定值、控制
值未與當前出力校驗等。
4 AGC策略制定
4．1 AGC運行策略分析
AGC正常運行有投入“調(diào)度側(cè)”、“備調(diào)側(cè)”和“電
站側(cè)”3種調(diào)節(jié)權(quán)限，因此，應考慮以下運行策略：
(1)各控制模式下設置獨立的運行方式
AGC調(diào)節(jié)權(quán)限分為電廠設值權(quán)、調(diào)度設值權(quán)、
調(diào)度備調(diào)設置權(quán)。當某一調(diào)節(jié)權(quán)限投入時，AGC系
統(tǒng)將執(zhí)行對應的設定值。在設置好權(quán)限后，根據(jù)
AGC控制方式設置AGC開環(huán)模式(即：AGC程序僅
給出參加AGC機組有功分配指導，但不作為機組設
定值，此時機組有功設定值由運行人員給定)和AGC
半閉環(huán)模式(即：AGC程序給出參加AGC機組有功
設定值，通過機組LCU作用至機組執(zhí)行。此時機組
有功設定值跟蹤AGC設定值)，兩種模式只能投入
一種，投人后自動閉鎖另一模式。AGC控制方式又
設置了全廠總有功定值方式(即全廠總有功固定值
不變，然后根據(jù)程序計算后下發(fā)至并網(wǎng)機組執(zhí)行)和
AGC調(diào)度曲線控制方式(由西南分中心下發(fā)96個
負荷計劃值構(gòu)成負荷日調(diào)節(jié)曲線，每15 rain調(diào)節(jié)一
次，AGC系統(tǒng)根據(jù)日調(diào)節(jié)負荷曲線對機組進行負荷
調(diào)整)。在并網(wǎng)機組投入AGC至廠站側(cè)控制時，可根
據(jù)實際運行情況選擇投人全廠總有功定值方式或者
AGC調(diào)度曲線控制方式；在AGC投入調(diào)度側(cè)或者
備調(diào)側(cè)時，只能投入全廠總有功定值方式，執(zhí)行上級
調(diào)度下達的總有功指令。AGC運行方式見表1。
表1 AGC運行方式表
AGC調(diào)節(jié)權(quán)限AGC控制模式AGC控制方式總出力執(zhí)行情況
(2)設置全廠AGC成組控制投入條件
AGC投入和機組自動開停機一樣，必須設置相
應的投入條件，才能保證并網(wǎng)機組投入AGC控制后
安全穩(wěn)定運行，同時保證不影響電網(wǎng)的安全。因此，
本水電站AGC成組控制投入設置了以下8個條件：
①AGC控制單元與機組LCU通訊正常；②機組有功
測量正常；③機組無事故；@AGCl或AGC2正常；
⑤與兩套調(diào)度網(wǎng)關(guān)機(PPDCl，2)通信正常(投省調(diào)
設值權(quán)時)；⑥與調(diào)度通訊正常(投調(diào)度設值權(quán)時)；
⑦與9號LCU通訊正常；⑧至少有1臺機組投入
AGC閉環(huán)。
(3)機組AGC優(yōu)先級與安控裝置切機順序一致
一般情況下，在水輪發(fā)電機組效率不同時，通過
萬方數(shù)據(jù)
第8期陸建宏：基于廠網(wǎng)協(xié)聯(lián)的大型水電站自動發(fā)電控制策略分析與制定43
設置并網(wǎng)機組在AGC中的優(yōu)先級，讓效率高的機組
優(yōu)先發(fā)電，從而提高水能利用效率。另外，在一些特
定情況下，由于電網(wǎng)原因?qū)е聶C組頻繁跨越振動區(qū)
時，設置機組優(yōu)先級，還可以選擇不同的機組進行跨
越振動區(qū)，避免同一臺機組的頻繁跨越。由于本站安
控系統(tǒng)按照電網(wǎng)要求進行升級改造后，安控裝置切
機順序由原來的優(yōu)先級一致變成了根據(jù)機組優(yōu)先級
進行切機(表2)，為保證機組切機正常，同時避免因
機組負荷造成過切，并網(wǎng)機組AGC優(yōu)先級設置與安
控裝置機組切機順序保持一致。
表2安控裝置改造前后優(yōu)先級與AGC優(yōu)先級設置表
機組名稱改蓑麓控改蓑豁c改蓑凳筍雩豁c
1號機組1 1 1 3
2號機組6 6 1 1
3號機組3 3 1 5
4號機組2 2 1 2
5號機組5 5 1 6
6號機組4 4 1 4
(4)設置單機循環(huán)負荷步長
水電廠一般作為電網(wǎng)的調(diào)頻廠，負荷調(diào)節(jié)頻繁。
當負荷調(diào)整變化量不大時，如果AGC對全廠機組進
行重新分配，可能導致機組所分配的負荷變化量在
機組調(diào)速器的調(diào)節(jié)死區(qū)，而無法執(zhí)行。通過設置單機
循環(huán)負荷步長，可避免此類情況，即在AGC程序設
定循環(huán)負荷步長，如30 MW，通過機組優(yōu)先級設置，
按階梯進行負荷調(diào)整。當調(diào)整負荷時，每次循環(huán)由優(yōu)
先級最高或最低的機組優(yōu)先調(diào)整負荷，步長最大為
30 MW，小于30 MW則由該臺機組承擔，超過部分
由次優(yōu)先級的機組進行承擔。依次類推，如所有機組
投入AGC控制的機組均進行了一次分配，則開始下
次循環(huán)。
4．2 AGC安全閉鎖邏輯
為保證電站AGC可靠運行和電廠設備安全運
轉(zhuǎn)1"0，正常情況下，AGC能夠根據(jù)調(diào)度下發(fā)的有功目
標值或者電廠設定值進行發(fā)電。但由于電站AGC控
制策略、機組運轉(zhuǎn)特性、運行操作等問題，可能會致
全廠出力在很短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅波動，對電廠和電
網(wǎng)的安全運行造成很大影響和沖擊。因此，必須對
AGC安全閉鎖策略進行完善。根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度要求和
《四川電網(wǎng)AGC電廠安全控制策略核查要點》，本
站AGC安全閉鎖邏輯設置如下：
(1)調(diào)度要求廠站AGC策略
1)為避免發(fā)電廠／機組AGC在控制權(quán)切換時
發(fā)電廠／機組有功出力波動，當控制權(quán)切換后，應采
用當前全廠／機組有功實際出力覆蓋命令給定值。
2)不同通訊規(guī)約(IECl04、IECl01)之間的切換
不應對發(fā)電廠／機組AGC系統(tǒng)造成干擾。
3)發(fā)電廠／機組AGC應對全廠／機組負荷給
定值進行合理性(包括不在可調(diào)范圍內(nèi)、超差等)判
斷，對不合理的給定值不得采用和保留。
4)連續(xù)多次收到不合理的全廠／機組負荷給定
值時，應執(zhí)行相應的安全閉鎖邏輯。
5)發(fā)電廠／機組AGC在進行超差判斷和負荷
分配時應采用全廠／機組負荷給定值與全廠／機
組有功實際出力比較的方式進行計算。
6)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫狀態(tài)異常時，AGC程序應執(zhí)
行相應的安全閉鎖邏輯。
7)發(fā)電廠／機組AGC應讀取當前的全廠／機
組負荷給定值來執(zhí)行分配計算，不應采用歷史數(shù)據(jù)
參與計算。
(2)有功下發(fā)，設定值變幅與上下限限制
設置有功下發(fā)／設定值最大變幅(如200 Mw)
限制，在有功設定值變幅超過設定值時，AGC拒絕
執(zhí)行，仍按原設定值發(fā)電，并給出報警，提醒電廠運
行人員，由運行人員根據(jù)情況進行處理?？杀苊庥捎?
接收到的調(diào)度AGC主站下發(fā)的錯誤設定值或者由
于人員錯誤輸入的設定值等造成的出力大幅波動情
況。有功的最大變幅應根據(jù)當?shù)叵到y(tǒng)情況，由調(diào)度部
門確認。設置上下限限制，可避免設定值超出當前
AGC控制的所有機組最大、最小出力，導致的負荷
無法調(diào)整到位情況。
(3)機組有功調(diào)節(jié)監(jiān)視
當有AGC與機組LPU通訊中斷、或者機組
LPU故障等情況將導致機組無法按AGC設定值進
行發(fā)電。因此需對機組有功調(diào)節(jié)進行監(jiān)視[81。
1)應確保機組LPU正確接收AGC下發(fā)值，當
AGC向機組LPU下發(fā)設定值后，機組LPU把接收
到的值返回到監(jiān)控系統(tǒng)或者AGC，并判斷兩者是否
一致。如不一致，或者長時間未返回，則退出全廠機
組AGC控制，并報警。
2)當機組LPU接到設定值時，如果機組在40 s
內(nèi)沒有調(diào)節(jié)或者一定的時間范圍內(nèi)(如3 min)，機組
實發(fā)值與最終設定值之間的偏差大于最大有功調(diào)節(jié)
設定偏差，則發(fā)出有功調(diào)節(jié)失敗報警。
3)當投入AGC控制的機組有功測量值故障，無
萬方數(shù)據(jù)
水電站機電技術(shù)第40卷
法檢測到機組有功出力時，則退出全廠機組AGC控
制，負荷保持不變。
4)因避免機組頻繁跨越振動區(qū)，而造成的新設
定值與原設定值之間的有功差額，應能及時報警，提
醒運行人員。
(4)GIS保護動作退出全廠AGC控制
安全穩(wěn)定控制裝置或線路保護動作跳閘時，自
動退出全廠機組AGC控制，轉(zhuǎn)為獨立手動控制，保
持負荷不變。為了防止安全穩(wěn)定控制裝置及線路保
護等在檢修和試驗時誤將AGC退出，監(jiān)控系統(tǒng)上可
設置相對應的“閉鎖安穩(wěn)裝置／線路保護動作退
AGC功能”按鈕，當裝置檢修或試驗時應投入其閉
鎖按鈕。
(5)AGC系統(tǒng)增加全廠總有功和線路總有功差
值保護
當機組總有功與線路總有功差值絕對值大于電
廠設定的門檻值時，電廠AGC功能退出運行。對監(jiān)
控中AGC程序修改(圖3)。
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【習3 AGC程序修改
其中信號“ETN．JC．AGC～P P—LU—DIFF”(機組線運行人員必須把好運行操作關(guān)，工作中應配合采取
路總有功差值越限報警)用于退全廠AGC，且送上相應的管理措施：
位機報警?！癊TN．JC．AGC．CTL．P_BRAKE．MODE”(機(1)運行人員需了解AGC邏輯體系和策略，對
組線路總有功差值保護退AGC閉鎖投入)表示閉鎖相應報警和故障，應能做出正確的處理。
總有功和線路總有功差值保護退全廠AGC功能，用(2)在AGC投入前，運行人員必須根據(jù)定值表
于線路上變送器維護等情況時，運行人員通過投入核對AGC參數(shù)。
該按鈕，確保AGC系統(tǒng)能正常投運，線路總有功和(3)在投入，退出AGC控制時，運行人員必須
機組總有功差值絕對值取80 MW。在監(jiān)控AGC畫檢查設定值與實發(fā)值是否一致，確保不發(fā)生負荷的
面上增加一個按鈕，具備“機組線路總有功差值保護大幅變化。
退AGC閉鎖投入命令”“機組線路總有功差值保護(4)對可能影響AGC正常運行的工作，應提前
退AGC閉鎖退出命令”功能。在退全廠AGC條件中做好安全防范措施，必要時退出AGC，手動控制。
增加“機組線路總有功差值保護退AGC”。與結(jié)諄
4．3管理措施
AGC除需要全面考慮各種可能出現(xiàn)的運行情
況，并設計相應的安全閉鎖M條件外，在實際運行中
AGC在為運行工作提供便利的同時，必須確保
(下轉(zhuǎn)第47頁)
萬方數(shù)據(jù)
第8期張心娜：小浪底工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化研究淺析47
(1)根據(jù)環(huán)境選擇不同類型的攝像機：
1)照向室內(nèi)等光線較暗區(qū)域的攝像機，采用室
外寬動態(tài)全方位一體化攝像機；
2)光線較暗的位置采用低照度彩轉(zhuǎn)黑鏡頭分離
式槍式攝像機和低照度全方位一體化攝像機；
3)背光位置采用低照度紅外一體化槍式攝像
機；
4)104廊道、120廊道采用低照度彩轉(zhuǎn)黑鏡頭分
離式槍式攝像機；
5)中控室、參觀大廳、安裝間、發(fā)電機層以及廠
房各出人口等采用全方位一體化攝像機；
6)在相對靜止的位置選用有移動偵測功能的攝
像頭。
(2)巡回監(jiān)視的場所使用云臺。云臺的選用注意
以下幾點：
1)云臺負荷能力大于實際負荷的1．2倍；
2)云臺轉(zhuǎn)動停止時具有較好的自鎖性能，剎車
時回程角應小于10；
3)室內(nèi)云臺在最大負荷時，噪聲應小于50 dB。
(3)攝像機安裝防護罩，防護罩有嚴格的密封結(jié)
構(gòu)，還要有雨刷、噴淋裝置等，同時具有升溫和降溫
功能，以有效保護攝像機正常工作。
(4)采用光纖和光端機實現(xiàn)圖像信號和控制信
號的傳輸，傳輸部分的衰減、引入噪聲、幅頻特性、相
頻特性等性能良好，保證原始圖像信號不產(chǎn)生明顯
的噪聲、失真。
(5)顯示錄像設備包括視頻顯示器、數(shù)字硬盤錄
像機和大屏幕。數(shù)字硬盤錄像機與計算機和網(wǎng)絡連
接通信，同時記錄視頻信號和音頻信號，操作端可以
作為輔助顯示，以多媒體軟件進行控制，經(jīng)過授權(quán)，
局域網(wǎng)任何一臺計算機或手機具備查看前端監(jiān)控畫
面功能。
6小浪底工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)功能
(1)采用視頻處理軟件系統(tǒng)，將采集的圖像數(shù)據(jù)
進行編碼和壓縮成為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，再傳送到圖像
數(shù)據(jù)監(jiān)控服務器，系統(tǒng)軟件通過對從現(xiàn)場發(fā)送來的
圖片、數(shù)據(jù)分析比對實現(xiàn)異?，F(xiàn)象預警或狀態(tài)報警，
運行工作人員一旦得到系統(tǒng)預警信息，作出相應的
應急處理。
(2)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)視頻共享，根據(jù)用戶不
同需要和權(quán)限訪問視頻系統(tǒng)，通過手機和PC機進
行實時清晰的視頻監(jiān)控、錄像回放以及下載播放，有
效實現(xiàn)設備遠程監(jiān)控。
(3)當發(fā)生異常狀態(tài)后，經(jīng)過智能軟件判斷，發(fā)
出報警信號，并通過手機軟件發(fā)送到相關(guān)人員。
7結(jié)束語
實踐證明，對現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行優(yōu)化研究
和升級改造，既滿足生產(chǎn)需要，又可以降低生產(chǎn)成
本、提高工作效率，確保了小浪底工程的安全穩(wěn)定運
行。
(上接第44頁)
其安全可靠運行，尤其對運行人員而言。隨著電網(wǎng)
《兩個細則》的實施，加大了對電能質(zhì)量的考核，其中
AGC更是考核內(nèi)容的重點。廠站AGC系統(tǒng)不但是
電網(wǎng)系統(tǒng)二次調(diào)頻功能及系統(tǒng)電壓控制的基礎，也
是流域梯級電站實現(xiàn)EDC運行的基礎[gAOl，確保
AGC的安全可靠運行，不僅關(guān)系著電網(wǎng)、電廠的安
全穩(wěn)定運行，更關(guān)系著電廠的經(jīng)濟效益。
參考文獻：
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