电力系统自动发电控制的控制策略

电力系统自动发电控制的控制策略

确定电力系统自动发电控制（AGC）控制策略，是指在特定的电力系统中，如何选择本书第三章、第二节所论述的AGC控制方式。自动发电控制（AGC）控制策略的优劣，对电力系统自动发电控制工作的开展、AGC控制的效率和效益有着重要的影响。一.确定电力系统自动发电控制策略的原则

确定电力系统自动发电控制（AGC）控制策略的原则是：

必须符合电力系统本身的客观规律。

必须在电力系统允许的AGC控制模式中选择控制策略，否则，或不能有效地实现发电功率与负荷的平衡，达到控制电力系统频率的目的；或者会破坏电力系统的稳定运行。

必须与电力系统的调度管理体制相匹配。

AGC控制策略必须符合现行的电力系统调度管理体制，或者现行的电力系统调度管理体制与选定的AGC控制策略存在不一致的地方应是可以调整的，否则该控制策略是无法顺利推行的。

必须具备实施该控制策略的基本的技术条件。

发电厂、相应的控制中心、通信系统的技术条件能满足实施该控制策略的AGC控制、和控制性能评价的要求。

选择符合以上三个原则、经济上最优（即成本、或费用最低）的控制策略。

经济上需要考虑的主要因素是实施该控制策略的建设投资，和运行成本或费用；而实施该控制策略所需的AGC调节容量和调节速率的总和是决定上述经济因素的主要条件。二.电力系统自动发电控制策略的基本模式

（一）.集中的频率控制模式

在一个独立的互联（交流互联）电力系统中，由一个控制中心直接控制系统内全部发电机组、或主要的发电机组，实现发电输出功率与负荷的平衡，其AGC控制方式应是集中的定频率（FFC）控制。目前，只是在一些较小的独立电力系统中（如我国独立的省电力系统）采用这种控制策略。

（二）.分层的频率控制模式

在一个独立的互联（交流互联）电力系统中，有一个控制中心负责整个电力系统频率控制的协调；但系统内的发电机组由数个分控制中心控制，各分控制中心所控制的地区之间联络线的潮流是允许自由流动的（无联络线交换计划）。在这种情况下，AGC控制方式应是分层的定频率（FFC）控制，即由控制中心根据电力系统频率的变化，采用分层的AGC控制方法，向各分控制中心发出调节发电输出功率的指令，而由分控制中心执行对发电机组的控制。分层AGC控制的具体方法有：1.通过法：

控制中心在本身的EMS中计算出对所有参与AGC调节的发电机组的控制指令，并将其中对分控制中心控制下的机组的指令，发送给各分控

制中心。然后由分控制中心将指令发送给发电机组。

2.等值机法：

控制中心将每个分控制中心控制下的参与AGC调节的发电机组容量作为一台等值发电机组看待，将AGC中计算出的对等值机组的控制指令发送给分控制中心。然后由分控制中心经自身的AGC计算，进行再分配，并将控制指令发送给由其控制的发电机组。

（三）.分区控制模式

在互联（交流互联）电力系统中，如分为若干个控制区运行，控制区之间的联络线潮流须按计划控制，在这样的电力系统中，应分控制区进行AGC控制，控制区之间的协调方式可以是：

1.FFC-FTC方式：由一个控制区执行定频率控制，其余控制区执行定联络线功率控制。

2.FFC-TBC方式：由一个控制区执行定频率控制，其余控制区执行联络线偏差控制。

3.TBC-FTC方式：由部分控制区执行联络线偏差控制，其余控制区执行定联络线功率控制。

4.TBC-TBC方式：所有的控制区均执行联络线偏差控制。

在规模较大的控制区中也可以采用分层的控制方式，如分层的FTC控制、分层的TBC控制等。三.实现各种自动发电控制策略的技术条件（一）.集中的频率控制模式所需的技术条件

1.控制中心必须具备执行定频率控制的AGC功能。

2.该控制中心可直接控制的发电机组的可调容量和速率能满足调节整个电力系统频率的需要。

3.该控制中心与直接控制的发电厂之间必须具有良好的通信通道。

4.该控制中心必须能接收到所有被控机组的实时功率和状态信息。

5.被控制的发电厂必须具有接收该控制中心的AGC指令，并对发电机组进行控制的设备。

（二）.分层的频率控制模式所需的技术条件

1.控制中心必须具备执行定频率控制的AGC功能。

2.各分控制中心必须具有按不同的分层控制方法接收控制中心的AGC 指令，并对发电厂进行控制的功能。

采用通过法进行控制的分控制中心的功能比较简单，仅需转发控制中心的AGC指令；而采用等值机法的进行控制的分控制中心的功能则比较复杂，需要完整的AGC功能。

采用通过法进行分层控制时，控制中心必须掌握所有被控机组的实时功率和状态信息；采用等值机法进行分层控制时，控制中心至少应掌握由各分控制中心控制的机组实时功率总和，而各分控制中心必须能接收到所有被控机组的实时功率和状态信息。

3.控制中心和分控制中心可控制的发电机组的可调容量和速率之总和能满足调节整个电力系统频率的需要。

4.控制中心与各分控制中心之间、各分控制中心与其直接控制的发电厂之间必须具有良好的通信通道。

5.被控制的发电厂必须具有接收控制中心或分控制中心的AGC指令，并对发电机组进行控制的设备。

6.分层控制的时间延迟，应不会影响电力系统频率控制的性能。（三）.分区控制模式所需的技术条件

1.各控制区的控制中心必须具备执行相应控制方式（FFC、TBC、FTC）的AGC功能。

2.各控制区的控制中心除需要掌握被控机组的实时功率和状态信息外，还需要掌握执行相应控制方式（FFC、TBC、FTC）所需的频率、联络线功率等信息。

3.各控制区可控制的发电机组的可调容量和速率能满足控制本控制区联络线偏差的需要。

4.规模较大的控制区可以采用分层控制的方法，控制区控制中心和各分控制中心应具备（二）.2.的技术条件。

5.控制中心与各分控制中心之间、各分控制中心与其直接控制的发电厂之间必须具有良好的通信通道。

6.被控制的发电厂必须具有接收控制中心或分控制中心的AGC指令，并对发电机组进行控制的设备。例：华东电力系统的自动发电控制策略

（一）.华东电力系统的调度管理体制

华东电力系统自1988年起，按照“政企分开、省为实体、联合电网、统一调度、集资办电”的改革方针，由原来集中统一的管理体制改为网、

省（市）公司均为经济实体，分别独立核算，自主经营，自负盈亏的电力联合企业。在电力系统调度管理上，按《华东联合电网调度管理若干问题的规定》，实行统一调度、分级管理。在省（市）调严格按计划控制省（市）际联络线交换功率和电量的基础上，网调领导全系统频率调整工作。

根据文件的规定，华东网调的主要职责是：

1.编制省（市）联络线交换功率、电量的日调度计划，下达日调度曲线。

2.通过调整省（市）联络线计划曲线实现全网经济调度。

3.统一指挥全网性的事故处理。

4.指挥全网频率调整工作。

各省（市）调的主要职责是：

1.根据网调下达的联络线计划曲线，平衡、编制及下达本省（市）的发、用电负荷曲线，严格监视执行。

2.发现联络线送、受功率偏离计划时，应随时调整发电出力或用电负荷。

3.根据网调的要求调整系统频率和电压。

4.负责省（市）调管辖系统的事故处理。

5.在保证联络线调度曲线的前提下实施经济调度。

（二）.进行自动发电控制的技术条件

1994年，华东电力系统在研究现行自动发电控制策略时所具备的技术条件是：

1.全系统52台200Mw及以上的火力发电机组有35台配备了机炉协调

控制装置（CCS），27台30Mw及以上的水力发电机组有24台配备了功率调节装置。

2.网、省（市）调度机构均已配备了EMS系统，具有AGC/EDC功能。

3.随着网、省（市）调EMS系统的建设，电网中主要发电厂大多配备了具有遥调功能的RTU，能接受来自网调或省（市）调的控制指令。

4.随着通信网架的发展，网调或省（市）调到主要发电厂已具备以数字微波为主的信息传输通道。

（三）.华东电力系统自动发电控制策略的方案比较与选择

1.集中的频率控制：

八十年代初，华东网调EMS系统建设时，华东电力系统自动发电控制的策略是按网调对系统内主要电厂直接控制调整频率来设计的，原计划到设计水平年（1995年），有17个电厂的41台水、火电机组可以投入华东网调的AGC运行，容量为10125Mw，占全系统总装机容量的35.8%。到八十年代末，华东网调EMS系统建成时，由网调进行频率集中控制的信息系统方面的条件已基本具备。但是，随着华东电网管理体制改革的发展，调度管理体制由原来集中的频率控制转变为网调控制频率、省（市）调严格按计划控制省（市）际联络线交换功率和电量的频率控制方法，如网调直接控制省（市）调度的电厂进行调频，必然影响省（市）调对省（市）际联络线交换功率和电量的控制。因此，集中频率控制的自动发电控制策略无法继续推行。

2.分层的频率控制：

华东电力系统进行分层频率控制的技术条件较好，到1994年，除安徽省调的EMS系统正在建设外，其他省（市）的EMS已建成投入运行；华东电力系统已建成网、省（市）调度机构之间的数据通信网；采用分层的频率控制可以对更多的发电机组实施控制。但是，由于分层频率控制的策略同样要求省（市）之间联络线的潮流是允许自由流动的，因此，该控制策略同样与华东电力系统的调度管理体制存在冲突。3.分区控制：

由于调度管理体制的原因，分区控制是华东电力系统可行的自动发电控制策略。根据以前的讨论，分区控制存在多种方式，需要从中选择最合适的一种方式。

1)FFC-FTC方式：即由华东网调控制直属电厂调节系统频率，省（市）调控制各自的电厂调节联络线净交换功率。华东电力系统自1988年以来，在没有自动发电控制的情况下，人工调度实施的就是这种控制方式，因而，华东电力系统的自动发电控制策略采用采用FFC-FTC方式对现行控制方式改变最小。但是，FFC-FTC控制方式的运用存在以下问题：由于在计算ACE时没有10B这一项的补偿，当某省（市）内发生扰动时，其他省（市）的ACE都会有较大的变化，促使其AGC动作，而且是朝不利于恢复电力系统频率的方向动作。

自动发电控制的原则规定，在一个互联电力系统中，至少应有一个控制区的控制方式能对调节系统频率起作用。由于华东直属电厂的容量较小，在某些情况下（如水电机组满发、停机）会失去调频能力，在

这种情况下，华东电力系统中将没有有一个控制区的控制方式能对调节系统频率起作用。在FTC控制方式下，当所有的省（市）发用电偏差的方向相同（同时超用、或同时少用）时，有时会在频率偏离正常值的情况下，省（市）之间联络线净交换功率偏差接近于零。从1988年至1994年，华东电力系统中发生这种情况的机率并不低。发生这种情况，在人工调度的条件下，可以通过调度指令来进行控制；而在自动控制的条件下，则难以自动恢复系统频率了。

因而，华东电力系统如采用FFC-FTC控制方式，将不利于控制系统频率。

2)TBC-TBC方式：以华东直属和省（市）为五个控制区，各控制区均进行联络线频率偏差控制。从理论上分析，采用这种控制方式华东直属和省（市）之间互相影响最小，控制最平稳。但是，由于华东直属部分与各省（市）之间不是单纯的电能买卖关系，根据国务院批准的有关文件规定，新安江、富春江水电厂主要应承担全网的调频、调峰和事故备用，华东直属部分如实施TBC控制，就不能发挥这两个水电厂应有的作用。因而，TBC-TBC方式对华东电力系统也不适合。

3)TBC-FTC方式：华东直属和省（市）部分实施TBC控制、实施FTC控制。但无论怎样安排，华东直属的控制方式不是TBC，就是FTC，由于上述的原因。TBC-FTC方式对华东电力系统也不适合。

4)FFC-TBC方式：由华东网调控制直属电厂调节系统频率，省（市）调控制各自的电厂调节联络线频率偏差。该控制方式与华东电力系统的调度管理体制比较接近；而且，当华东直属部分由于某种原因失去调

频能力时，也能在省（市）的TBC控制下恢复系统频率。因此，FFC-TBC 方式是在现行调度管理体制下最适合华东电力系统的自动发电控制策略。

但是，华东电力系统实施FFC-TBC控制策略并不是完美无缺的，存在的问题是：

1)按照常规，实施FFC-TBC控制策略时，承担FFC任务的应是互联系统中容量最大的控制区，它有能力通过对大量发电机组的控制来平衡整个互联系统的频率波动；而华东直属部分的发电容量很小，在1994年仅占华东电力系统统调发电容量的10%，此比率还在逐年下降。尽管新安江、富春江水电厂是系统中调频的优良资源，但主要由这两个电厂承担整个华东电力系统的调频任务，则显得势单力薄，不堪重负，机组的机械磨损严重。

2)华东直属部分在地理上不是一个独立的区域，电厂分布在各个省、市之内。华东直属电厂在调频时，发电出力的大幅变化，会使有关省市内输电线路的潮流及功率损耗产生变化，并影响到省、市的ACE值，对省、市进行AGC控制带来影响。

3)分区控制不是一种经济的控制方法，分析表明（请见第十三章第二节），在华东电力系统采用集中的、或分层的频率控制，控制所需的发电容量比分区控制至少减少一半。

因此，在一个互联电力系统中，AGC控制的策略不应是一成不变的，而应随着技术的进步、以及管理体制和机制的变化适时调整，以达到

既保证频率质量，又在经济上付出最小的效果。