自动发电控制基本原理及控制方法ppt课件.pptx
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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用自动发电控制(新能源有功控制系统)基本原理及控制方法韩 杰甘肃省电力调度控制中心二一七年九月经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用自动发电控制原理1自动发电控制应用2新能源有功控制系统介绍3经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 自动发电控制自动发电控制(Automatic Gener
2、ation Control),简称为简称为AGC,是建立在以计算机为核心的能量管理系统是建立在以计算机为核心的能量管理系统(或调度自动化系统)及发电机组协调控制系统之上,(或调度自动化系统)及发电机组协调控制系统之上,并通过高可靠信息传输系统联系起来的远程闭环控制系并通过高可靠信息传输系统联系起来的远程闭环控制系统。统。其功能为按电网调度中心的控制目标将指令发送到其功能为按电网调度中心的控制目标将指令发送到有关发电厂或机组,通过发电厂或机组的控制系统实现有关发电厂或机组,通过发电厂或机组的控制系统实现对发电机功率的自动控制。对发电机功率的自动控制。基本概念经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应
3、当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 电能是一种特殊的产品,电能是一种特殊的产品,其最大特点在于电能不能大量储存,电能的其最大特点在于电能不能大量储存,电能的生产、输送、分配和使用可以说是在同一时刻完成的。在任何时刻,电力生产、输送、分配和使用可以说是在同一时刻完成的。在任何时刻,电力系统中电源发出的功率都等于该时刻电力系统负荷和电能输送、系统中电源发出的功率都等于该时刻电力系统负荷和电能输送、分配过程分配过程中所消耗的功率之和。中所消耗的功率之和。电力系统的负荷瞬息万变,因此,独立电力系统必须满足电能的供需电力系统的负荷瞬息万变,因此,
4、独立电力系统必须满足电能的供需平衡,维护正常频率,保证控制内部的电能质量;联合电力系统还必须保平衡,维护正常频率,保证控制内部的电能质量;联合电力系统还必须保证联络线交换功率按交易计划运行,加强联络线控制能力,使整个系统协证联络线交换功率按交易计划运行,加强联络线控制能力,使整个系统协调稳定运行。然而,依靠人工调节方式无论从反应速度还是调节精度都难调稳定运行。然而,依靠人工调节方式无论从反应速度还是调节精度都难以满足电力系统安全、优质、协调、经济运行的要求。显然,要实现现代以满足电力系统安全、优质、协调、经济运行的要求。显然,要实现现代化的电网管理,进一步提高整个电力系统的电能质量和联络线交换
5、功率的化的电网管理,进一步提高整个电力系统的电能质量和联络线交换功率的控制水平,需要采取相应的自动化技术手段来提供实质性的保障。解决这控制水平,需要采取相应的自动化技术手段来提供实质性的保障。解决这一问题的最佳途径就是一问题的最佳途径就是AGC。AGC的作用 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用AGC的目的 在在互互联联电电力力系系统统中中,各各区区域域承承担担各各自自的的负负荷荷,与与外外区区域域按按合合同同买买卖卖电电力力。各各区区域域的的调调度度中中心心要要维维持持电电力力系系统统频频率率,维维
6、持持区区域域间间净净交交换换功功率率为为计计划划值值,并并希希望望区区域域运运行行最最经经济济。自自动动发发电电控控制制是是满满足足以以上上要要求求的的闭闭环环控控制制系系统统。具具体体地地说说自自动动发发电电控控制制有有以下四个基本控制目标:以下四个基本控制目标:(1 1)使全系统的发电出力和负荷功率相匹配使全系统的发电出力和负荷功率相匹配;(2 2)将电力系统的频率偏差调节到零,保持系统频率为额定值;将电力系统的频率偏差调节到零,保持系统频率为额定值;(3 3)控控制制区区域域间间联联络络线线交交换换功功率率与与计计划划值值相相等等,实实现现各各控控制制区区域有功功率平衡;域有功功率平衡;
7、(4 4)在区域内各发电厂间进行负荷的经济分配。在区域内各发电厂间进行负荷的经济分配。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 运运用用AGCAGC技技术术,可可以以获获得得以以高高质质量量电电能能为为前前提提的的电电力力供供需需实实时时平平衡衡,提提高高电电网网安安全全、稳稳定定、经经济济运运行行水水平平,更更加加严严格格有有效效地地执执行行互互联联电电网网之之间间的的电电力力交交换换计计划划,进进一一步步减减轻轻运运行行管管理理人人员员的的劳劳动动强强度度;对对于于提提高高调调度度中中心心和和发发电电
8、厂厂自自身身的的科科学学技技术术素素质质,完完善善运运行行管管理理机机制制,适适应应电电力力系系统统发发展展运运营营的的需需要要,增增强强在在电电力力市市场场的的竞竞争争实实力都具有十分重要的意义。力都具有十分重要的意义。使用AGC的意义 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用7 下图表示某一联合电力系统,由下图表示某一联合电力系统,由3个区域及个区域及3条联络线组成。各区域内部有条联络线组成。各区域内部有较强的联系,各区域间有较弱的联系。正常情况下,各区域应负责调整自己区较强的联系,各区域间有较弱的联
9、系。正常情况下,各区域应负责调整自己区域内的功率平衡。例如,区域域内的功率平衡。例如,区域B中接入一个新的负荷时,起初联合电力系统全部中接入一个新的负荷时,起初联合电力系统全部汽轮机的转动惯性提供能量,整个联合电力系统的频率下降。系统中所有机组汽轮机的转动惯性提供能量,整个联合电力系统的频率下降。系统中所有机组调节器动作,加大出力,提高频率到某一水平,这时整个电力系统发电与负荷调节器动作,加大出力,提高频率到某一水平,这时整个电力系统发电与负荷达到新的平衡。一次调节留下了频率偏差达到新的平衡。一次调节留下了频率偏差 f和净交换功率偏差,和净交换功率偏差,AGC因此而动因此而动作。提高区域作。提
10、高区域B 的发电功率,恢复频率达到正常值和交换功率到计划值,这就的发电功率,恢复频率达到正常值和交换功率到计划值,这就是所谓的二次调节。此外,是所谓的二次调节。此外,AGC将随时调整机组出力执行发电计划(包括机组将随时调整机组出力执行发电计划(包括机组停机),或在非预计的负荷变化积累到一定程度时按经济调度原则重新分配出停机),或在非预计的负荷变化积累到一定程度时按经济调度原则重新分配出力,这就是所谓的三次调节。力,这就是所谓的三次调节。联合电力系统 自动发电控制的一般过程 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服
11、务的费用 AGC 的其中一项重要功能是调频作用,电网的频率调整分为:一次调频、的其中一项重要功能是调频作用,电网的频率调整分为:一次调频、二次调频和三次调频:二次调频和三次调频:其中利用发电机调速系统频率静态特性而改变发电机出力所引起的调频作用叫其中利用发电机调速系统频率静态特性而改变发电机出力所引起的调频作用叫一次调频,一次调频,一次调频控制一分钟以下的负荷变化,一次调频控制一分钟以下的负荷变化,在电力系统负荷发生变化时,在电力系统负荷发生变化时,仅靠一次调频是不能恢复的,仅靠一次调频是不能恢复的,即一次调频是有差调整(迅速拉回频率)。即一次调频是有差调整(迅速拉回频率)。为了使系统频率维持
12、不变为了使系统频率维持不变,需要运行人员手动操作或通过调度自动化系统自动操需要运行人员手动操作或通过调度自动化系统自动操作作,以改变汽轮机调速器(调门)的位置以改变汽轮机调速器(调门)的位置,增减发电机的出力增减发电机的出力,进而使频率恢复至目进而使频率恢复至目标值标值,这种调整叫二次调频。二次调频控制几分钟至十几分钟的负荷变化这种调整叫二次调频。二次调频控制几分钟至十几分钟的负荷变化,二次调二次调频控制频率的目标值为额定频率频控制频率的目标值为额定频率,即二次调频是无差调频(稳定频率)。只有经即二次调频是无差调频(稳定频率)。只有经过二次调频后,电网频率才能精确地保持恒定值。过二次调频后,电
13、网频率才能精确地保持恒定值。二次调频主要由二次调频主要由 AGC 机组自动完成,所以机组自动完成,所以 AGC 属于二次调频。属于二次调频。三次调频是根据负荷预计曲线,三次调频是根据负荷预计曲线,各厂或各机组按计划出力曲线各厂或各机组按计划出力曲线(包括开停机组包括开停机组)调整,调整,三次调频控制半小时以上的负荷变化。三次调频控制半小时以上的负荷变化。一次、二次和三次调频经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用自动发电控制原理1自动发电控制应用2新能源有功控制系统介绍3经营者提供商品或者服务有欺诈行为的
14、,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 AGC 控制系统主要有电网调度中心的实时控制系统、信息传输通控制系统主要有电网调度中心的实时控制系统、信息传输通道、远动控制装置(道、远动控制装置(RTU)、单元机组控制系统组成。)、单元机组控制系统组成。电网调度中心利用控制软件对整个电网的用电负荷情况及机组的电网调度中心利用控制软件对整个电网的用电负荷情况及机组的运行情况进行监视,对掌握的数据进行分析,并对电厂的机组进行负运行情况进行监视,对掌握的数据进行分析,并对电厂的机组进行负荷分配,产生荷分配,产生AGC 指令。指令。AGC 指令通过信息
15、传输通道传送到电厂的指令通过信息传输通道传送到电厂的 RTU;同时电厂将机组的运行状况及相关信息通过同时电厂将机组的运行状况及相关信息通过 RTU 和信息传输和信息传输通道送到电网调度中心的实时控制系统中去。结构如下图所示:通道送到电网调度中心的实时控制系统中去。结构如下图所示:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 AGC闭环控制回路可分为两层。一层为负荷分配回路,闭环控制回路可分为两层。一层为负荷分配回路,AGC通过远动控制通过远动控制装置(装置(RTU),通讯通道及),通讯通道及SCADA获取所需
16、的实时量测数据,由获取所需的实时量测数据,由AGC程序形程序形成以区域控制偏差(成以区域控制偏差(ACE)为反馈信号的系统调节功率,根据机组的实测功率和为反馈信号的系统调节功率,根据机组的实测功率和系统的调节功率,按经济分配的原则分配给各机组,并计算出各机组或电厂的系统的调节功率,按经济分配的原则分配给各机组,并计算出各机组或电厂的控制命令,再通过控制命令,再通过SCADA、通讯通道及、通讯通道及RTU送到电厂的机组控制系统;另一层送到电厂的机组控制系统;另一层是各机组的控制回路,它调节机组出力(二次调节)使之跟踪是各机组的控制回路,它调节机组出力(二次调节)使之跟踪AGC的控制命令,的控制命
17、令,最终达到最终达到AGC的控制目的。的控制目的。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用AGC区域运行状态包括:区域运行状态包括:在线:在线:AGC所有功能都投入正常运行,进行闭环控制。调度员可所有功能都投入正常运行,进行闭环控制。调度员可以手动切换到离线状态。以手动切换到离线状态。离线:离线:AGC不对机组下发控制命令,但数据处理、不对机组下发控制命令,但数据处理、ACE计算、性计算、性能监视等功能均正常运行。调度人员可以手动切换到在线状态。能监视等功能均正常运行。调度人员可以手动切换到在线状态。暂停
18、:当某些量测数据异常导致暂停:当某些量测数据异常导致ACE错误时,自动设置为暂停状错误时,自动设置为暂停状态。在给定的时间内,一旦测量数据恢复正常,自动返回在线状态,态。在给定的时间内,一旦测量数据恢复正常,自动返回在线状态,否则自动转至离线状态。否则自动转至离线状态。AGC运行状态运行状态经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用AGC的控制模式包括以下三种:的控制模式包括以下三种:恒定频率控制(恒定频率控制(Flat Frequency Control,FFC),),AGC的控制目标是维持系统频率恒定。
19、的控制目标是维持系统频率恒定。恒定联络线交换功率控制(恒定联络线交换功率控制(Flat Tie-line Control,FTC),),AGC的控制目标是维持联络线交换功率的恒定。的控制目标是维持联络线交换功率的恒定。联络线和频率偏差控制(联络线和频率偏差控制(Tie-line load frequency Bias Control,TBC),),AGC同时控制系统频率和联络线交换功率。同时控制系统频率和联络线交换功率。甘甘肃肃电电网网的的AGC控控制制模模式式采采用用联联络络线线功功率率+频频率率偏偏差差控控制模式(制模式(TBC)。)。AGC控制模式控制模式经营者提供商品或者服务有欺诈行为
20、的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用式中式中为控制区频率特性系数(为控制区频率特性系数(MW/0.1Hz),一般为负值),一般为负值,TBC模式:模式:ACE计算公式中同时包含频率分量和联络线交换功率分量。计算公式中同时包含频率分量和联络线交换功率分量。FFC模式:模式:ACE计算公式中仅包含频率分量。计算公式中仅包含频率分量。分别为频率偏差和净交换功率偏差。分别为频率偏差和净交换功率偏差。FTC模式:模式:ACE计算公式中仅包含联络线交换功率分量。计算公式中仅包含联络线交换功率分量。区域控制偏差(区域控制偏差(Area Contr
21、ol Error,ACE):):反应控制区域当前的发电功率偏差值,其计算方法取决于反应控制区域当前的发电功率偏差值,其计算方法取决于AGC控制模式。控制模式。、区域控制偏差(区域控制偏差(ACE)计算)计算经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用ACE控制区间划分控制区间划分图图2-4 ACE控制区间划分控制区间划分死区:在此区段死区:在此区段ACE很小,很小,AGC不给电厂发送控制命令。不给电厂发送控制命令。正常区:在此区段正常区:在此区段ACE较小,参与偏差调节的发电机组立即跟踪调节,参与基点较小,参
22、与偏差调节的发电机组立即跟踪调节,参与基点调节的发电机组仍然在基点值附近运行。调节的发电机组仍然在基点值附近运行。帮助区:在此区段帮助区:在此区段ACE较大,在参与偏差调节的发电机组跟踪调节的同时,部分较大,在参与偏差调节的发电机组跟踪调节的同时,部分参与基点调节的发电机组加入到偏差调节当中进行辅助调节。当偏差消除之后参与参与基点调节的发电机组加入到偏差调节当中进行辅助调节。当偏差消除之后参与辅助调节的发电机组重新逼近基点值。辅助调节的发电机组重新逼近基点值。紧急区:在此区段紧急区:在此区段ACE过大,参与偏差的发电机组在执行调节的同时,所有参与过大,参与偏差的发电机组在执行调节的同时,所有参
23、与基点调节的发电机组立即脱离基点值加入到偏差当中进行辅助调节。当偏差消除之基点调节的发电机组立即脱离基点值加入到偏差当中进行辅助调节。当偏差消除之后参与辅助调节的发电机组又重新逼近基点值。后参与辅助调节的发电机组又重新逼近基点值。AGC程程序序会会根根据据当当前前区区域域频频率率、ACE、ACE积积分分值值等等及及给给定定的的门门槛槛值值,将将AGC控控制制区区划划分分为为死死区区、正正常常区区、帮帮助助区区和和紧紧急急区区。根根据据不不同同的的区区间间,采采用用不不同同控制算法,计算区域的总调节功率控制算法,计算区域的总调节功率。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔
24、偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用uAGC 指令是电网调度中心计算产生的被控机组的目标功率,按照远指令是电网调度中心计算产生的被控机组的目标功率,按照远动控制装置(动控制装置(RTU)通讯规则生成通讯规则生成 AGC 遥控报文传送到电厂遥控报文传送到电厂 RTU,RTU 将将 AGC控制信号转换成控制信号转换成420mA 信号传输到单元机组的控制系统。信号传输到单元机组的控制系统。同时,同时,机组的实发功率经过变送器转换成机组的实发功率经过变送器转换成 420mA 信号,经过信号,经过 RTU 转换成线性比例的二进制遥测数据,转换成线性比例的二进制遥测数据,经
25、过高频载波信号传输到电网调经过高频载波信号传输到电网调度实时控制系统。度实时控制系统。u电网调度实时控制系统和单元机组的控制系统除上述两个重要参数沟电网调度实时控制系统和单元机组的控制系统除上述两个重要参数沟通外,还将一些反映机组及控制系统状态、通外,还将一些反映机组及控制系统状态、AGC 运行品质及机组的负运行品质及机组的负荷限制信号通过荷限制信号通过 RTU 传输到电网调度实时控制系统,如:机组所允许传输到电网调度实时控制系统,如:机组所允许的负荷高、低限,机组的负荷变化速率,机组的运行方式等。的负荷高、低限,机组的负荷变化速率,机组的运行方式等。AGC 涉及到的信号涉及到的信号经营者提供
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