魯國剛 夏雪清
關鍵詞 火電機組 自動發電控制 日負荷曲線 有功功率調節
分類號 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
當前國內的火電機組按自動化程度可分為以下幾種類型：第1類是具有機爐協調控制系統(CCS)的機組；第2類是有部分熱工自動化子系統，但無協調功能的機組；第3類是自動化程度最低，機電爐皆由人工手動操作控制的機組。隨著電網的不斷發展，新裝的機組單機容量越來越大，且大多數是進口機組，屬第1類機組，其自動化程度高，機爐協調性能好，調度通過能量管理系統(EMS)經遠方終端裝置(RTU)可直接進行遙控，是電網實現自動發電控制(AGC)的主力軍。而對于很多擁有第2類或第3類機組或3種類型機組兼而有之的電廠，實施AGC具有一定難度。目前各電網采取的方法大多有兩種：一種是對老機組進行CCS改造，這種改造耗費的人力和資金較多，周期較長，且效果有差異；另一種是采用按調度給定的日計劃負荷曲線或超短期負荷預計帶負荷，當與調度端EMS通信中斷時，又可自動轉入當地控制，該方案需要一種自動化系統，既能接收網調(或省調)給定的日計劃負荷曲線，又能自動調整發電機出力，跟蹤計劃曲線，從而摒棄傳統的電話調度和人工頻繁操作。本文介紹的基于多功能自動調功裝置（TPR—A）的火電機組AGC系統正是針對這種情況而設計的。
1 系統配置
系統分上、下位機兩部分。上位機包括586高檔品牌機、調制解調器、打印機、多媒體音響；下位機包括TPR—A調功裝置(專供無CCS機組用)和ITF接口裝置(專供有CCS機組用)。參見圖1。
2 系統功能
2.1 上位機基本運行方式
2.1.1 當地按日計劃負荷曲線運行方式
a.調度前一天將第二天的計劃負荷曲線（96點或288點）通過省調EMS及專用通道或網絡送至電廠內TPR—A上位機。該曲線的任意未執行點經調度指示可隨時修改。
b.上位機根據預先選擇的分配方案（如平均分配、按比例分配、按等微增率分配等），提前將各機組有功功率分配到TPR—A或ITF裝置, 執行有功功率自動調節, 使機組出力跟蹤計劃曲線。每次分配負荷時, 伴有語音和畫面提示, 提前將當前點機組所要帶的負荷通知電氣和機爐運行人員, 以便做好協調工作。
c.如任一臺機組由于工況需要帶固定負荷，則可在上位機上選擇人工干預方式運行，所帶固定負荷值由人機界面輸入。
2.1.2 調度遙調方式
a.由調度EMS通過RTU以模擬量形式輸出當前的單機給定功率值, 或全廠總有功功率值，再執行分配步驟。為防對機組不利的擾動，RTU每次躍變必須滿足｜P遙調-P實發｜＜ΔPs（允許一次遙調量定值）。如機組工況不允許遙調時，運行人員可通過上位機隨時退出遙調方式，進入當地方式，即當地方式優先。
b.上位機可接收省調的超短期負荷預計，與省調EMS直接通信。
2.2 下位機的兩種自動調節裝置
2.2.1 TPR—A裝置
此裝置專供無CCS機組使用。不管上位機處于何種運行方式，只要機組定壓運行，且同步器回路正常，都可投入自動調節。滑壓運行或有異常情況時，退出自動調節。定壓運行方式下的自動調節方法為：由司爐控制維持主蒸汽壓力和主汽溫在定壓運行規程規定的上、下限范圍內，由TPR—A根據給定功率和實發功率反饋之差，按約定的調節速率發脈沖控制同步器，調整調速汽門開度來增或減負荷，達到有功功率實發值和計劃值平衡。調節準則為：
｜P計劃-P實發｜≤ε（調節死區）
2.2.2 ITF裝置
專供有CCS機組使用。ITF接口裝置與CCS握手成功后，自動將上位機分配的單機有功功率送給CCS(如4 mA～20 mA模擬量)，由CCS執行調節，ITF同時測量機組功率，送給上位機監視。
2.3 保護功能和限制措施
為保證機組的安全運行，本系統具備下列保護功能和限制措施。
a.有功功率差保護：當由于裝置測量回路出問題或機組發生故障原因造成功率值突變，裝置自動閉鎖調節出口，發報警信號。
b.有功功率上、下限限制：定壓運行方式下設定上、下限，以確保在一定允許范圍內自動調節機組出力。
c.汽壓、汽溫保護：定壓運行方式下設定鍋爐主蒸汽壓力和溫度的上、下限，越限時能自動識別并報警，采取相應的閉鎖調節措施。
d.調節不靈敏區：設定調節不靈敏區(死區)，以避免機組的頻繁調節。
e.負荷調節速度限制：為確保機組按預定的負荷調節速度加減負荷，采用隨機可變頻變寬的調節脈沖驅動同步器，調節時隨時根據負荷和汽壓、汽溫情況，調整脈沖寬度和間隔,以確保機組按預定速度調節負荷。
f.具有調節出口監測回路，該回路一旦檢測出調節出口脈沖超寬時，立即自動切除調節出口并發異常信號，確保調節出口回路萬無一失。
3 使用情況
TPR—A自1996年研制成功并首次在江蘇天生港電廠投運以來，目前已在全國20多個電廠投入使用。該產品1998年3月通過江蘇省科委鑒定，同年獲國家電力公司科技進步三等獎。
在最早使用的江蘇省，有15臺125 MW機組使用了TPR—A裝置，計劃值的下傳由傳統的計算機電話撥號方法升級為現在的通過廣域網下傳方式。電廠通過網絡下載第二天的日負荷曲線，主站則將電廠當日的超短期負荷預計提前15 min下傳至各電廠。
安徽省有17臺機組使用了TPR—A裝置，機組容量有50 MW，125 MW，200 MW，300 MW不等。其計劃值下發是通過專用微波通道，第二天的日負荷曲線及超短期負荷預計均可準確接收，電廠的負荷考核合格率大大提高。馬鞍山電廠、合肥電廠、洛河電廠在原有的有功自動調節裝置基礎上，增設了按母線電壓考核曲線自動調節無功功率的功能，運行情況良好，使TPR—A更發揮其經濟效益。
TPR—A系統針對不同類型機組，采取相應措施，滿足調節控制要求，適合電廠實際情況，為電網AGC工作提供了一個經濟有效的手段。
作者簡介:魯國剛，男，1964年生，高級工程師，主要從事電力系統自動化的研究工作。
夏雪清，女，1964年生，碩士，工程師，主要從事電力系統計算機應用的研究工作。
作者單位:電力自動化研究院系統所 210003 南京
