發(fā)電廠NCS系統(tǒng)的AGC過程控制分析

宋 博

(河北華電石家莊熱電有限公司，石家莊 050041)

自動發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)屬于能量管理系統(tǒng)EMS 中的重要功能，其控制調(diào)頻發(fā)電機(jī)組的總出力來滿足動態(tài)電力用戶的需求，保障電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行。發(fā)電廠AGC 調(diào)控是一套繁瑣的控制鏈，從中調(diào)下發(fā)AGC 指令開始到發(fā)電機(jī)實發(fā)功率完成指令值結(jié)束。這之間環(huán)節(jié)眾多，不論哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)延遲或者故障，都會對最終完成指令的響應(yīng)速度及調(diào)節(jié)精度產(chǎn)生影響。

1 概述

發(fā)電廠AGC 調(diào)節(jié)現(xiàn)狀為省調(diào)下發(fā)AGC 調(diào)節(jié)命令通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入電廠NCS 系統(tǒng)遠(yuǎn)動主機(jī)，再通過遠(yuǎn)動主機(jī)下發(fā)給AGC 管理單元輸出4-20 mA模擬量，通過控制電纜傳輸至DCS 系統(tǒng)。相應(yīng)DCS實時將調(diào)節(jié)后發(fā)電機(jī)的實際功率上送至AGC 管理單元，通過NCS 系統(tǒng)遠(yuǎn)動主機(jī)規(guī)約轉(zhuǎn)換后再由調(diào)度數(shù)調(diào)網(wǎng)上傳至省調(diào)AGC 系統(tǒng)，完成一次AGC 的調(diào)控過程，如圖1所示。

圖1 AGC 的調(diào)控過程

2013年省調(diào)自動化處新調(diào)度主站投入運行，新主站投運后發(fā)現(xiàn)，AGC 遙調(diào)數(shù)據(jù)信號出現(xiàn)“丟失”(DCS 側(cè)收不到調(diào)節(jié)指令)。省調(diào)自動化處根據(jù)《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細(xì)則》和《華北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》對不滿足AGC 調(diào)節(jié)指標(biāo)的發(fā)電廠進(jìn)行考核。

從AGC 指令下發(fā)，到NCS 輸出發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)功率指令值，由指令值再到發(fā)電機(jī)實發(fā)功率實時值上送，這個部分傳輸過程是沒有監(jiān)控記錄的，這部分監(jiān)控的缺失無益于后期的問題分析、處理、解決。

2 存在的問題分析

2.1 NCS 遠(yuǎn)動工作站主機(jī)通信規(guī)約

遠(yuǎn)動系統(tǒng)主機(jī)收到遙調(diào)命令后下發(fā)給AGC 調(diào)節(jié)控制模塊過程中，AGC 控制輸出的邏輯是嚴(yán)謹(jǐn)可靠的。遙調(diào)命令通過遠(yuǎn)動裝置從底層返校核對無誤后，進(jìn)入目標(biāo)值遙調(diào)確認(rèn)環(huán)節(jié)，不會出現(xiàn)命令丟失而不返校的現(xiàn)象。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)省調(diào)新調(diào)度主站AGC 遙調(diào)命令只下發(fā)一次，且遙調(diào)指令不保持。如果指令在傳輸過程中出現(xiàn)誤碼中斷等故障，這樣將造成命令“丟失”的概率升高。一旦出現(xiàn)遙調(diào)指令“丟失”，省調(diào)新調(diào)度主站則不具備命令重發(fā)機(jī)制，將會出現(xiàn)AGC 響應(yīng)時間與響應(yīng)速度不合格。此現(xiàn)象在遙調(diào)指令下發(fā)不頻繁時，就會嚴(yán)重影響AGC 考核指標(biāo)(指令影響的百分比升高，如一天僅下發(fā)一次調(diào)節(jié)指令，且指令“丟失”，則當(dāng)天的不合格率就是100%)。對比原省調(diào)主站系統(tǒng)AGC 調(diào)節(jié)指令15 s 發(fā)一次并指令一直保持，即便是在指令傳輸過程中偶爾出現(xiàn)丟失，延時15 s 后重新接收原保持的指令，對AGC 響應(yīng)時間影響較小。

2.2 NCS 系統(tǒng)AGC 調(diào)節(jié)命令監(jiān)測

AGC 控制是一個繁瑣的控制鏈，省調(diào)調(diào)度下發(fā)遙調(diào)命令給省調(diào)自動化機(jī)房AGC 控制系統(tǒng)，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)加密傳輸至發(fā)電廠通信控制室交換機(jī)，通過網(wǎng)線連接到NCS 主機(jī)。整個數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包及網(wǎng)絡(luò)中斷等都無法控制與發(fā)現(xiàn)。調(diào)度下發(fā)的命令無誤的傳輸?shù)竭h(yuǎn)動系統(tǒng)，遠(yuǎn)動系統(tǒng)再無誤的將遙調(diào)命令輸出到了DCS 系統(tǒng)，火電廠機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)與鍋爐自動控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)部分必須保證無誤，一次遙調(diào)命令才算下發(fā)成功，這個閉環(huán)控制鏈不論哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會造成AGC 調(diào)節(jié)控制時間超時。

發(fā)電廠無法記錄省調(diào)下發(fā)的實時數(shù)據(jù)，也沒有送出的歷史數(shù)據(jù)記錄供現(xiàn)場分析。當(dāng)出現(xiàn)中調(diào)指令下發(fā)過程通信誤碼及數(shù)據(jù)網(wǎng)中斷造成的數(shù)據(jù)遺失、發(fā)電廠NCS 自動化系統(tǒng)接收輸出過程遺失及延遲、DCS 系統(tǒng)收到AGC 指令調(diào)節(jié)過程延遲等，上述3 種AGC 指令調(diào)節(jié)失敗后，只有被動監(jiān)視在同一個時刻同一個通信口看到同時記錄的數(shù)據(jù)，作為與省調(diào)自動化在出現(xiàn)故障時分析故障原因的依據(jù)。出現(xiàn)問題無法分析確定故障原因及故障點，這種狀態(tài)不利于問題的及時排除，更不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行。

3 改造方案

3.1 通信規(guī)約軟件升級

為適應(yīng)新系統(tǒng)的運行方式，保證AGC 投入后的可靠穩(wěn)定運行，對NCS 遠(yuǎn)動工作站主機(jī)通信規(guī)約軟件升級，升級技術(shù)要求如下。

a.增加AGC 調(diào)節(jié)指令保持功能。在收到省調(diào)遙調(diào)指令后保持，每隔10 s 再次下發(fā)給AGC 調(diào)節(jié)控制模塊，直到有新指令更替老指令并繼續(xù)保持，保證指令不會丟失，按省調(diào)AGC 遙調(diào)要求1 min 內(nèi)調(diào)節(jié)4.4 MW 為合格標(biāo)準(zhǔn)，滿足AGC 穩(wěn)定運行要求。

b.接收省調(diào)遙調(diào)指令過程中增加防誤功能。通過對指令值進(jìn)行反送，這樣在指令接收端完善了AGC 指令傳輸過程的完整性，從而保障省調(diào)下發(fā)指令的可靠無誤。

3.2 增加AGC 數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)命令在線監(jiān)測系統(tǒng)

為解決上述問題就必須在電廠NCS 系統(tǒng)主機(jī)側(cè)安裝一套AGC 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。對省調(diào)下發(fā)的規(guī)約指令值及NCS 系統(tǒng)輸出至DCS 的模擬量調(diào)節(jié)值進(jìn)行同時采集，并將實時數(shù)據(jù)就地顯示與保存，這樣在出現(xiàn)故障時可將故障時間及現(xiàn)象記錄在系統(tǒng)內(nèi)，可及時發(fā)現(xiàn)，盡早解決問題，提高AGC 考核合格率，為申請免考核提供依據(jù)。此系統(tǒng)由一臺工控機(jī)顯示器及監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)采集模塊等組成，可實現(xiàn)如下功能。

a.通過AGC 在線檢測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口，在線監(jiān)測中調(diào)下發(fā)的AGC 遙調(diào)命令，并將命令值帶時標(biāo)保存進(jìn)歷史數(shù)據(jù)庫。

b.通過模擬量采集模塊采集NCS 輸出的4-20 mA 遙調(diào)命令值，并帶時標(biāo)保存顯示。

c.通過模擬量采集模塊采集DCS 輸出的4-20 mA 發(fā)電機(jī)調(diào)整后的實發(fā)值，并帶時標(biāo)保存顯示。

d.通過與衛(wèi)星同步時鐘的接口，與電網(wǎng)系統(tǒng)時間統(tǒng)一，并為實時記錄數(shù)據(jù)提供標(biāo)準(zhǔn)時標(biāo)。

e.每臺發(fā)電機(jī)所有3 個點的數(shù)據(jù)全部按數(shù)據(jù)庫格式帶時標(biāo)保存顯示，并保證每秒一個采集點的軌跡運算，并可實時顯示曲線及歷史曲線瀏覽。全部采集數(shù)據(jù)可按天保存，以備事故查詢分析。

f.AGC 調(diào)整時間報警，通過設(shè)定調(diào)節(jié)過程時間值(省中調(diào)AGC 調(diào)控考核時間)，實現(xiàn)就地告警，并保存告警信息。

4 改造效果

NCS 系統(tǒng)AGC 調(diào)節(jié)命令在線監(jiān)測裝置的成功投運，對省調(diào)下發(fā)的規(guī)約指令值及輸出的模擬量(到DCS 的調(diào)節(jié)值)同時采集實時數(shù)據(jù)(帶有時標(biāo))進(jìn)行顯示和保存，這樣在出現(xiàn)故障時可將故障時間及現(xiàn)象記錄在系統(tǒng)內(nèi)，可及時發(fā)現(xiàn)，盡早解決問題，保證了AGC 經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行的要求，從而提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行水平，保障了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

5 結(jié)束語

通過AGC 在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行，對電廠自動化系統(tǒng)傳輸AGC 控制過程的3 個過程段數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，保證了電廠AGC 功能在正常工作期間實時監(jiān)測省調(diào)AGC 通信狀況，并可實時在線監(jiān)視所有AGC調(diào)控數(shù)據(jù)狀態(tài)，在發(fā)電機(jī)調(diào)控過程中一旦有故障還可及時分析處理故障點，有利于完成省調(diào)AGC 調(diào)控的考核，從而保證了發(fā)電廠AGC 長期穩(wěn)定運行和經(jīng)濟(jì)運行的要求。