智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)AGC需求分析及關(guān)鍵技術(shù)

翟曉佳

【摘 要】火電機(jī)組動力裝置的正常運行離不開協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要作用就是將機(jī)組生產(chǎn)過程中每一個環(huán)節(jié)的能量與質(zhì)量進(jìn)行合理分配與調(diào)節(jié)，保證各個部分的穩(wěn)定與安全，從而確保整個機(jī)組的正常運行。在實際的生產(chǎn)過程中，不同機(jī)組的運行狀況會有明顯的差別，因此不同機(jī)組的運行參數(shù)理應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的實際實時工況進(jìn)行設(shè)置與調(diào)整，這就需要利用基于AGC模式的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制功能，在主控制系統(tǒng)的集中調(diào)控下匹配控制流程的各相關(guān)環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】AGC模式；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；火電機(jī)組

1.AGC模式控制技術(shù)

AGC控制是在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)是進(jìn)化演變發(fā)展而來的一種電力控制核心技術(shù)，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的重要組成部分之一，能夠很好的處理電力系統(tǒng)的不確定性與隨機(jī)性，極大程度的提高系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性，AGC模式的控制技術(shù)應(yīng)用方式多種多樣，不同的方式依據(jù)不同的技術(shù)原理，能夠起到的控制效果也各有不同。

2.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

目前的火力發(fā)電廠中配備的發(fā)電機(jī)組基本上已經(jīng)普及了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的使用，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)最明顯的特點就是能夠夠在電網(wǎng)不斷發(fā)生改變的同時還能夠比較好的維持機(jī)組負(fù)荷保持標(biāo)準(zhǔn)值不變動，這是發(fā)電機(jī)組能夠正常運行的基本保證。同時如果在生產(chǎn)或者工作過程中出現(xiàn)了某些調(diào)頻調(diào)峰的要求，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的存在能夠使得機(jī)爐系統(tǒng)對指令信號及時做出反饋，電網(wǎng)不會因此而產(chǎn)生波動，干擾正常運行，這都是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通過實現(xiàn)各部分設(shè)備的順序控制、聯(lián)鎖控制、自動控制等各種控制功能而達(dá)到的功能效果。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要功能模塊包括負(fù)荷指令設(shè)定回路以及記錄主控控制回路兩個部分，負(fù)荷指令設(shè)定回路的主要功能是從外接輸入設(shè)備獲得操作人員設(shè)置的操作指令，依此回路處理輸入信號生成機(jī)組負(fù)荷指令，再與機(jī)組最大允許出力控制回路的輸出信號進(jìn)行取小處理，之后將取小處理之后的輸出值送入到機(jī)爐主控制回路，同時，控制回路在完成上述這些功能的同時還需要接收處理功率偏差和汽壓偏差兩個誤差信號信號，最終將這些處理過后的信號送入到子系統(tǒng)中去。

機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式常見的有四種，分別是手動方式，鍋爐跟隨方式，汽機(jī)跟隨協(xié)調(diào)控制方式，機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式，以鍋爐跟隨方式為例介紹機(jī)組協(xié)調(diào)控制的一般過程：汽機(jī)的主要作用是調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，鍋爐的主要作用則是不同，其主要是為了調(diào)節(jié)控制主蒸汽壓力。在工作過程中，如果負(fù)荷發(fā)生變換，那么機(jī)組汽機(jī)結(jié)構(gòu)就會收到變負(fù)荷的調(diào)節(jié)指令，將負(fù)荷信號與實際負(fù)荷進(jìn)行細(xì)致比較就可以馬上得到負(fù)荷偏差信號，此時只需要基于比較得到的偏差信號再對汽門進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，就能夠合理的監(jiān)督控制汽量的有效范圍，這調(diào)節(jié)過程中如果調(diào)節(jié)調(diào)門開度，主汽壓力就會依據(jù)調(diào)門開度的變化而變化，這就使得主汽壓力實際值會逐漸偏離設(shè)定值，產(chǎn)生偏差。該偏差信號通過鍋爐主控器的計算處理就能夠獲取到燃料控制信號和給水控制信號，這兩個控制信號恰好能夠很好的抵消掉主汽壓力偏差。

3.AGC模式下機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)存在的問題與優(yōu)化

某火力發(fā)電廠兩臺660MW機(jī)組接收AGC信號，通過CCS系統(tǒng)來運算出負(fù)荷差，與實際負(fù)荷相比較，進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。自該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入運行以來，AGC調(diào)節(jié)品質(zhì)比較差、出現(xiàn)過一次調(diào)頻動作不正確的現(xiàn)象，該次事故造成機(jī)組產(chǎn)生較大波動，對機(jī)組的各項指標(biāo)參數(shù)造成一定的影響，通過事故故障現(xiàn)場排查，并調(diào)閱生產(chǎn)記錄發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的主要問題包括磨煤機(jī)制粉風(fēng)量控制差高壓閥門擺動，造成負(fù)荷不穩(wěn)等現(xiàn)象，是本次調(diào)頻動作失誤的主要原因，針對這兩個問題進(jìn)行了深入分析與討論。

3.1 磨煤機(jī)制粉風(fēng)量控制差

AGC功能主要由三個閉環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)，包括機(jī)組控制環(huán)、區(qū)域調(diào)節(jié)控制環(huán)以及計劃跟蹤環(huán)，其中機(jī)組控制環(huán)通過DCS系統(tǒng)完成，區(qū)域調(diào)節(jié)控制這是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，他的功能是保證區(qū)域控制誤差為零，計劃跟蹤控制則是依據(jù)計劃設(shè)計發(fā)電基點功率。能夠?qū)GC響應(yīng)時間產(chǎn)生影響的主要原因?qū)嶋H上由于鍋爐響應(yīng)的遲延，這一現(xiàn)象主要出現(xiàn)在制粉過程當(dāng)中，中間貯倉系統(tǒng)對于增加燃燒率的反應(yīng)速度最快，鋼球磨煤機(jī)則比其反應(yīng)速度稍微慢一點點。通常各電廠采取的提高制粉系統(tǒng)反應(yīng)速度的方法是增強(qiáng)煤量和一次風(fēng)量的前饋作用，充分利用磨煤機(jī)內(nèi)的蓄粉，迅速改變給煤量，改變鍋爐燃燒率，減少純遲延時間。實際測試過程中，火電機(jī)組實際負(fù)荷升到70%以上時，汽輪機(jī)主控輸出達(dá)到了100%，不能正常提供負(fù)荷調(diào)節(jié)功能，無法滿足AGC調(diào)節(jié)要求。

可以從兩個方面尋找解決該問題的措施，優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，第一個方面是將原本比較小的主汽壓力設(shè)定值增加一定比例，原因是在負(fù)荷快速變化的情況時雖然主控輸出能夠一定程度上快速反應(yīng)，卻因為主汽壓力設(shè)定值過低而導(dǎo)致自動邏輯PID參數(shù)出現(xiàn)積分飽和，高壓調(diào)門變?yōu)槿_狀態(tài)，顯然是不注意實現(xiàn)負(fù)荷調(diào)整的功能的。另一方面由于現(xiàn)場磨煤機(jī)容量風(fēng)門性能差、故障率比較高，經(jīng)常出現(xiàn)一些意想不到的特殊故障情況，增加閥門的響應(yīng)時間，限制風(fēng)量的調(diào)整程度，使得負(fù)荷不能成功得到有效地調(diào)節(jié)。因此綜合考慮各方面情況，需要對汽機(jī)主控、鍋爐主控邏輯采取優(yōu)化設(shè)計，增強(qiáng)煤量和一次風(fēng)量前饋作用，不斷的對機(jī)組設(shè)備各項功能參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，杜絕PID參數(shù)積分飽和現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2高壓閥門擺動、負(fù)荷波動

該裝置運行正常時，蒸汽輪機(jī)高壓力控制閥處于順閥狀態(tài)，協(xié)調(diào)功能、控制功能和自動負(fù)荷頻率調(diào)制等主要功能都處于成功實現(xiàn)狀態(tài)，而當(dāng)機(jī)組負(fù)荷下降一半時，機(jī)組高壓力控制閥條門就出現(xiàn)多次擺動，負(fù)荷也隨之出現(xiàn)波動現(xiàn)象，給機(jī)組的正常運行帶來安全隱患，必須排除該現(xiàn)象出現(xiàn)的具體原因，采取處理措施進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)束語

本文首先介紹了AGC模式以及協(xié)調(diào)控制技術(shù)的基本概念，重點對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的重要性、組成結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)之上通過實際生產(chǎn)過程總結(jié)了磨煤機(jī)制粉風(fēng)量控制差、高壓閥門擺動、負(fù)荷波動等問題，并針對性地提出了解決問題的優(yōu)化措施。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）