沁北电厂厂级AGC控制功能及应用荣获2016年度电力行业技术市场金桥项目二等奖

简介
一、 厂级AGC系统技术介绍 厂级AGC系统是建立在电网能量管理系统(EMS)和发电机组控制系统之间的协调控制系统,是现代电网控制的一种先进技术手段和大型火力发电厂的一项重要功能。厂级AGC系统改变了传统点对点直控机 ...

一、   厂级AGC系统技术介绍

厂级AGC系统是建立在电网能量管理系统(EMS)和发电机组控制系统之间的协调控制系统,是现代电网控制的一种先进技术手段和大型火力发电厂的一项重要功能。厂级AGC系统改变了传统点对点直控机组的调度方式,在接受调度中心下达的全厂负荷指令后,根据各台机组的煤耗率、调节范围、运行工况等性能参数,自动、合理地进行全厂机组的优化组合和负荷分配,还可以根据主机或辅机的出力能力以及环保排放能力,由电厂自主实现负荷分配,有效降低发电成本,促进机组高效、经济运行和灵活调度。厂级AGC系统运行中通过减少参与负荷调节的机组台数,避免了机组的频繁调节,有利于提高机组的安全稳定性能,延长机组使用寿命;对电网而言则可大幅度精简电力调度控制对象,简化电网调度员对电厂的运行操作。电厂通过集中监控机组运行,在个别机组工况异常情况下,其它机组能及时弥补减少的负荷,满足调度总的负荷要求,减少对电网的冲击;另外厂级AGC系统给电厂运行人员提供了一个良好的操作平台,一定程度地增强了电厂的自主性和协调性。厂级AGC系统改变了传统点对点直控机组的调度方式,在接受调度中心下达的全厂负荷指令后,根据各台机组的煤耗率、调节范围、运行工况等性能参数,自动、合理地进行全厂机组的优化组合和负荷分配,有效降低发电成本,促进机组高效、经济运行,改造完设备节煤能力显著增强。

二、   厂级AGC系统在沁北电厂的应用

华能沁北发电有限责任公司(以下简称沁北电厂)现运行机组为6台,分别为4×600MW+2×1000MW。之前6台机组均已经投入华中电网单机AGC负荷调度功能,但是,单机AGC调度方式是按照等负荷率将负荷指令下发到每台机组,煤耗低、效率高、污染物排放低的机组能力无法得到充分发挥,发电厂无法在内部实现按不同机组的最佳经济、环保及出力能力自主分配负荷。

AGC系统是电厂辅助服务的重要内容,沁北电厂AGC系统的投入率已经纳入华中电网两个细则考核。如果某一台机组因辅机能力或煤质等原因无法满足AGC目标负荷要求,就要申请调度退出本机组AGC,由此一方面会造成AGC投入率的考核,另一方面对电厂形象带来负面影响。沁北电厂的调度权限在华中电力调控分中心(简称华中电网),经过与华中电网、上海惠安公司的深入理论探讨和技术研究。在三方专业技术人员的共同努力下,工程于201311月份竣工,设备运行稳定。该系统在保留原有机组AGC的保护、控制功能外,增加了确保电网安全的相应保护,确保电网及沁北电厂安全、可靠运行。经过测试,系统各项技术性能指标均达到华中电网厂级/单机AGC性能要求。

三、   沁北电厂厂级AGC系统架构

沁北电厂厂级AGC系统采用双机双网配置,系统包括双控制器、双服务器、双交换机、双光纤网、双电源和双操作员站。厂级AGC系统通过在原远动GR90系统进行软硬件升级实现,每台D200RTU主机新增2CPU1EME主板,构成四CPU四网口结构,用以提高设备的稳定性,降低原有CPU的负荷率。除了新增厂级AGC硬件外,在2D200 RTU装置中各增加1SBC板用于优化计算,组成冗余结构,互为热备用。SBC具有很强的计算能力和存贮能力,直接插在D200的机箱内,负责通过VME总线与控制通讯模块交换信息,并执行优化运算。

正常情况下两台服务器一主一备同时经AB双网与RTU主机(D200)通讯获取数据,当A网或B网出现问题时,由于是双网运行,不会影响数据的传输;而当主服务器出现故障时,将备用服务器切为主服务器。另外远动主屏柜内两套RTU主机配备了双电源,双切换板,从而在硬件结构上确保了系统稳定性和可靠性。

四、   厂级AGC系统负荷分配策略

在厂级AGC系统投入电厂控制调度控制后,负荷分配策略有两种,分别为综合煤耗优化和按照归一化系数分配。

综合煤耗优化:综合考虑各机组煤耗、变负荷率要求、上下负荷保留限、各机组负荷指令最大差值不能超限等因素。

按照归一化系数分配:默认方式为按机组可调容量比例进行分配,操作员也可以手动调整分配权值。

负荷分配策略可手动设定或自动切换。当负荷分配策略为手动设定时,可以任选两种方式其中的一种;当负荷分配策略为自动时,可以灵活配置,根据系统时间自动执行不同策略。目前的配置为每天4:308:0021:0024:00调峰时段为按比例分配,其它时段按综合煤耗优化分配。

五、   厂级AGC系统安全性保障策略

1 保留了原有单机AGC方式调度功能,并随时可实现与厂级AGC方式无扰切换;切换方式有3种,包括操作站软手操、硬手操以及中调调度员远方摇控操作。当从电厂控制切换到调度控制时,必须保证调度指令与全厂实际总有功差值小于10MW,否则拒绝切换,同时向现场人员和网调调度自动化系统发出告警系统;当厂级AGC从调度控制切换AGC从调度控制切换至电厂控制时,厂级AGC应该无条件的切换至电厂控制。

2 当厂级AGC指令(包括电厂控制模式和调度控制模式下)超厂级上下限负荷设定值,应拒绝执行该指令,并保持上次有限指令,同时向现场运行人员和网调调度自动化系统发出告警信息。

3 当厂级AGC指令,越厂级最大调节幅度,应拒绝执行该指令,并保持上次有限指令,同时向现场运行人员和网调调度自动化系统发出告警信息;

4 负荷转移功能,当某台机组由厂级控制解到机组控制时,本机组不再接受上级下发的负荷指令并保持当前负荷,如上次下发的调节目标没有完成,没有完成的负荷将自动转移到其它在厂级控制的机组(分配方式同当前负荷分配策略);当操作员手动通过操作站改变该台机组负荷,当全厂负荷指令与实际负荷超出控制死区(目前为30MW),多出的负荷将自动由参与厂级控制的机组承担(分配方式同当前负荷分配策略)以保持全厂负荷在目标值,减小对电网的影响。此时应排除一次调频的影响,即如果是一次调频引起的机组负荷变化,不进行转移负荷转移。功能适用于机组启停、辅机故障、机组跳闸、机组AGC解除等异常工况。

5 调节过程中需考虑机组备用裕度,机组在调节过程中当总负荷接近负荷上/下限时,各台机组需按相同比例进行调节,以确保各台机组保留有相近的备用容量(#1~#4机组10MW #5~#6机组15MW)。

6 一次调频优先功能,软件考虑机组一次调频动作时,可能出现的与各机组的AGC功能的协调问题。软件应可选择一次调频优先的功能,在选择一次调频优先且发生一次调频时,各机组应在可设置的时间内不发出与一次调频方向相反的指令;当不选择一次调频优先时,则各机组应正常输出机组目标值。

7 周波异常保护功能,当电网周波小于49.8(大于50.2)时,AGC控制系统不应执行全厂减(增)负荷指令,同时向现场运行人员和网调调度自动化系统发出告警信息;而对于收到的全厂增(减)负荷有效指令,应正确执行。

8 稳控动作保护功能,当稳控动作远切机组时,应自动退出厂级AGC,同时向现场运行人员发出告警信息。

9 500KV母线不平衡保护功能,当500kV母线不平衡(进出负荷差大于50MW)时,应自动退出厂级AGC,同时向现场运行人员发出告警信息。500kV母线进负荷计算:6台主变有功总负荷;500kV母线出负荷计算:4条线路有功总负荷。

10    当与中调通讯故障或调度指令故障时,调度控制模式将自动解到电厂控制模式,并保持当前负荷指令。

11    机组检修时屏蔽功能,当机组状态转成检修,送中调EMS有关的AGC信号自动保持在停机的默认状态。

12    一键退出厂级AGC功能,当值长台操作员站无法对厂级AGC控制时,可以操作一键退出厂级AGC”硬把手,退出厂级AGC,并保持机组出力不变。

13    软光字牌报警功能,当重要事件发生时,通过后台光字牌报警提醒操作员。

六、   经济效益

厂级AGC系统投运以来充分发挥了沁北电厂在负荷调度、节能发电等方面主动性,一方面简化了调度员繁琐的工作量,构建了良好的厂网调度关系,另一方面为我厂节能降耗、减少两个细则考核方面发挥了积极的作用。自201311月投入厂级AGC方式,通过两年多的运行,该系统达到甚至超出了预期效果。

1 煤耗优化节能效果初步显现,节能减排效果显著。在相同发电量情况下,通过厂级AGC负荷转移功能较传统AGC可实现减少循环水泵和磨煤机运行台数,控制临界负荷运行来节省厂用电,增加售电量为企业增加利润:通过负荷转移停运循环水泵预计全年可节电180万度电。通过厂级AGC负荷分配控制磨煤机启停,6台机全年可节电46.5万度电(按全年运行小时数6200小时/台机),共计每年节约厂用电226.5万度,折合电费约96.5万元。厂级AGC对各机组负荷进行优化分配后,在相同发电量情况下,全厂平均煤耗降低约1.03/千瓦时,按照我厂年发电量230亿KWh,基于AGC的全厂优化调度控制将为我厂一年节约标煤23690吨左右,按照煤750/吨的价格计算,每年将减少支出约1770万元。

2 优化负荷分配策略,提高AGC负荷响应速度,满足调度负荷调整需要,大大减少两个细则考核。厂级AGC投入以来,两个细则考核基本不在发生(此前平均每月都会发生30KWh左右电量考核),而且每月还会带来一定数量的AGC补偿。

厂级AGC系统运行中通过减少参与负荷调节的机组台数,避免了机组的频繁调节,有利于提高机组的安全稳定性能,延长机组使用寿命;对电网而言则可大幅度精简电力调度控制对象,简化电网调度员对电厂的运行操作。电厂通过集中监控机组运行,在个别机组工况异常情况下,其它机组能及时弥补减少的负荷,满足调度总的负荷要求,减少对电网的冲击;另外厂级AGC系统给电厂运行人员提供了一个良好的操作平台,一定程度地增强了电厂的自主性和协调性。厂级AGC系统改变了传统点对点直控机组的调度方式,在接受调度中心下达的全厂负荷指令后,根据各台机组的煤耗率、调节范围、运行工况等性能参数,自动、合理地进行全厂机组的优化组合和负荷分配,有效降低发电成本,促进机组高效、经济运行,改造完设备节煤能力显著增强。沁北电厂厂级AGC系统投运以来在节能降耗、减少两个细则考核方面发挥了积极的作用。厂级AGC对各机组负荷进行优化分配后,在相同发电量情况下,全厂平均煤耗降低约1/千瓦左右。同时每月还能减少30KWh左右的两个细则电量考核。

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