鲁国刚　夏雪清

　　关键词　火电机组　自动发电控制　日负荷曲线　有功功率调节
　　分类号　TM 761

AN ECONOMIC & EFFECTIVE DEVICE TO REALIZE AGC　ON STEAM TURBINE GENERATORS

Lu Guogang, Xia Xueqing
(Nanjing Automation Research Institute, 210003, Nanjing, China)

　　Keywords　steam turbine generator　automatic generation control (AGC)　daily load curve　active power regulation

　　当前国内的火电机组按自动化程度可分为以下几种类型：第1类是具有机炉协调控制系统(CCS)的机组；第2类是有部分热工自动化子系统，但无协调功能的机组；第3类是自动化程度最低，机电炉皆由人工手动操作控制的机组。随着电网的不断发展，新装的机组单机容量越来越大，且大多数是进口机组，属第1类机组，其自动化程度高，机炉协调性能好，调度通过能量管理系统(EMS)经远方终端装置(RTU)可直接进行遥控，是电网实现自动发电控制(AGC)的主力军。而对于很多拥有第2类或第3类机组或3种类型机组兼而有之的电厂，实施AGC具有一定难度。目前各电网采取的方法大多有两种：一种是对老机组进行CCS改造，这种改造耗费的人力和资金较多，周期较长，且效果有差异；另一种是采用按调度给定的日计划负荷曲线或超短期负荷预计带负荷，当与调度端EMS通信中断时，又可自动转入当地控制，该方案需要一种自动化系统，既能接收网调(或省调)给定的日计划负荷曲线，又能自动调整发电机出力，跟踪计划曲线，从而摒弃传统的电话调度和人工频繁操作。本文介绍的基于多功能自动调功装置（TPR—A）的火电机组AGC系统正是针对这种情况而设计的。

1　系统配置

　　系统分上、下位机两部分。上位机包括586高档品牌机、调制解调器、打印机、多媒体音响；下位机包括TPR—A调功装置(专供无CCS机组用)和ITF接口装置(专供有CCS机组用)。参见图1。

2　系统功能

2.1　上位机基本运行方式
2.1.1　当地按日计划负荷曲线运行方式
　　a.调度前一天将第二天的计划负荷曲线（96点或288点）通过省调EMS及专用通道或网络送至电厂内TPR—A上位机。该曲线的任意未执行点经调度指示可随时修改。
　　b.上位机根据预先选择的分配方案（如平均分配、按比例分配、按等微增率分配等），提前将各机组有功功率分配到TPR—A或ITF装置, 执行有功功率自动调节, 使机组出力跟踪计划曲线。每次分配负荷时, 伴有语音和画面提示, 提前将当前点机组所要带的负荷通知电气和机炉运行人员, 以便做好协调工作。
　　c.如任一台机组由于工况需要带固定负荷，则可在上位机上选择人工干预方式运行，所带固定负荷值由人机界面输入。
2.1.2　调度遥调方式
　　a.由调度EMS通过RTU以模拟量形式输出当前的单机给定功率值, 或全厂总有功功率值，再执行分配步骤。为防对机组不利的扰动，RTU每次跃变必须满足｜P遥调-P实发｜＜ΔPs（允许一次遥调量定值）。如机组工况不允许遥调时，运行人员可通过上位机随时退出遥调方式，进入当地方式，即当地方式优先。
　　b.上位机可接收省调的超短期负荷预计，与省调EMS直接通信。
2.2　下位机的两种自动调节装置
2.2.1　TPR—A装置
　　此装置专供无CCS机组使用。不管上位机处于何种运行方式，只要机组定压运行，且同步器回路正常，都可投入自动调节。滑压运行或有异常情况时，退出自动调节。定压运行方式下的自动调节方法为：由司炉控制维持主蒸汽压力和主汽温在定压运行规程规定的上、下限范围内，由TPR—A根据给定功率和实发功率反馈之差，按约定的调节速率发脉冲控制同步器，调整调速汽门开度来增或减负荷，达到有功功率实发值和计划值平衡。调节准则为：

｜P计划-P实发｜≤ε（调节死区）

2.2.2　ITF装置
　　专供有CCS机组使用。ITF接口装置与CCS握手成功后，自动将上位机分配的单机有功功率送给CCS(如4 mA～20 mA模拟量)，由CCS执行调节，ITF同时测量机组功率，送给上位机监视。
2.3　保护功能和限制措施
　　为保证机组的安全运行，本系统具备下列保护功能和限制措施。
　　a.有功功率差保护：当由于装置测量回路出问题或机组发生故障原因造成功率值突变，装置自动闭锁调节出口，发报警信号。
　　b.有功功率上、下限限制：定压运行方式下设定上、下限，以确保在一定允许范围内自动调节机组出力。
　　c.汽压、汽温保护：定压运行方式下设定锅炉主蒸汽压力和温度的上、下限，越限时能自动识别并报警，采取相应的闭锁调节措施。
　　d.调节不灵敏区：设定调节不灵敏区(死区)，以避免机组的频繁调节。
　　e.负荷调节速度限制：为确保机组按预定的负荷调节速度加减负荷，采用随机可变频变宽的调节脉冲驱动同步器，调节时随时根据负荷和汽压、汽温情况，调整脉冲宽度和间隔,以确保机组按预定速度调节负荷。
　　f.具有调节出口监测回路，该回路一旦检测出调节出口脉冲超宽时，立即自动切除调节出口并发异常信号，确保调节出口回路万无一失。

3　使用情况

　　TPR—A自1996年研制成功并首次在江苏天生港电厂投运以来，目前已在全国20多个电厂投入使用。该产品1998年3月通过江苏省科委鉴定，同年获国家电力公司科技进步三等奖。
　　在最早使用的江苏省，有15台125 MW机组使用了TPR—A装置，计划值的下传由传统的计算机电话拨号方法升级为现在的通过广域网下传方式。电厂通过网络下载第二天的日负荷曲线，主站则将电厂当日的超短期负荷预计提前15 min下传至各电厂。
　　安徽省有17台机组使用了TPR—A装置，机组容量有50 MW，125 MW，200 MW，300 MW不等。其计划值下发是通过专用微波通道，第二天的日负荷曲线及超短期负荷预计均可准确接收，电厂的负荷考核合格率大大提高。马鞍山电厂、合肥电厂、洛河电厂在原有的有功自动调节装置基础上，增设了按母线电压考核曲线自动调节无功功率的功能，运行情况良好，使TPR—A更发挥其经济效益。
　　TPR—A系统针对不同类型机组，采取相应措施，满足调节控制要求，适合电厂实际情况，为电网AGC工作提供了一个经济有效的手段。

作者简介:鲁国刚，男，1964年生，高级工程师，主要从事电力系统自动化的研究工作。
　　　　夏雪清，女，1964年生，硕士，工程师，主要从事电力系统计算机应用的研究工作。
作者单位:电力自动化研究院系统所　210003　南京