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自动发电控制AGC技术的实现及其发展

1．引言

电力系统频率和有功功率自动控制统称为自动发电控制(AGC)。AGC是通过控制发电机

有功出力来跟踪电力系统负荷变化，从而维持频率等于额定值，同时满足互联电力系统间按

计划要求交换功率的一种控制技术。基本目标包括使全系统的发电出力和负荷功率相匹配；

将电力系统的频率偏差调节到零，保持系统频率为额定值；及控制区域间联络线的交换功率

与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡。现代的AGC是一个闭环反馈控制系统，主要

由两大部分构成：

〔1〕负荷分配器：根据测得的发电机实际出力、频率偏差和其它有关信号，按一定的调节

准则分配各机组应承担的机组有功出力设定值。该部分为传统的电网调度功能实现。

〔2〕机组控制器：根据负荷分配器设定的有功出力，使机组在额定频率下的实发功率与设

定有功出力相一致。电厂具备AGC功能时该部分由机组协调控制系统CCS自动实现。

从控制论的角度来看，AGC过程是一个通过调节控制区域中各发电机出力,使由于负荷变化

和机组出力波动而产生的区域控制偏差(ACE-AreaControlError)不断减少直到为零的闭

环控制过程。该系统可被看作一个多变量串级调节系统，其中负荷分配器的功能为该闭环系

统中的主控制器，而机组控制器的作用为串级系统的内回路控制器，各内回路控制器与机组

对象一起构成主控制器的执行机构。由于火电机组锅炉的惯性和迟延，使各火电厂在实现

AGC时表现为惯性特性，出现与主控制回路频率调节快速性要求的矛盾。

AGC调节控制的是靠一次调频不能将频率偏移调节到允许的范围之内的一般在10s到3min

之间变化幅度比较大的脉动负荷分量，脉动负荷分量引起的频率偏移较大〔0.05Hz~

0.5Hz〕。

AGC随电力系统自动化在近年来发展很快，

如1992年的文献[1]为国际IEEE对AGC的理解

讨论，文[2]开展了对新的AGC标准实践的介绍。

我国目前正实施厂网别离，AGC作为连接厂网的

技术纽带，可靠的厂网相互协作对电网的稳定发

展和电厂的高效运转都将起到十分积极的作用。

2．电网AGC发展及其运行控制应用简介

2．1AGC发展简介

电力系统产生的电能必须与消费的电能实

时平衡，这只能靠自动调节和控制装置来维持。

这种平衡不仅要在正常的稳态运行时而且要在

各种扰动状态下从毫秒级到分钟级都能实现这

一要求。为了满足这种调节与控制要求，电力系统自动装置可以分为正常运行自动装置、异

常状态下的安全稳定控制装置及保护装置。火电厂及变电站都可以被认作系统中的自动化执

行装置。电力系统自动化技术沿着元件—局部—子系统—管理系统的道路发展。理论发展可

以分为3个阶段：60年代以前处在经典理论阶段；七八十年代注入了控制论，形成了以电

脑为基础的现代理论阶段；90年代以后注入经济理论，而到达电力市场理论阶段。70年代

中期，运用系统工程理论将现代理论的技术成果有机地组织在一起形成了EMS，AGC作为EMS

的子系统随电力工业的改革而发展［1］。

电力系统自动化发展的主要表现是：40年代将数据展现在模拟盘上，增强了调度员对

实际系统运行变化的感知能力；50年代开环的自动发电控制〔AGC〕将调度员从频繁的操作

中解脱出来，并提出了电网调度自动化系统的概念，标志着现代电网自动化的开始［2］。

60年代初，有些电力公司利用数字电脑实现电力系统经济调度，开始了电脑在调度中的应

用。在1965年美国东北部大停电后，多数电力公司意识到依靠远动装置在模拟盘上显示信

息的方式已远不能满足复杂电网安全运行的要求，开始把电脑系统的应用从以考虑经济为主

转移至以安全为主，出现了所谓电网SCADA系统。这是电网调度自动化形成系统的一个台阶，

具有代表性的系统是美国BPA的迪特茂调度中心。从70年代起，电网自动调频和有功功率

经济分配的装置和自动调节系统不再独立存在，而是以AGC/EDC软件包的形式和SCADA系统

结合，成为SCADA/AGC—EDC系统，这是SCADA系统出现后的电网调度自动化系统中第一次

功能综合。

SCADA软件系统是AGC软件系统的“工作平台”，承担着多项与AGC任务有关的工作，

主要包括：〔1〕对各AGC电厂/机组的实时运行信息和系统频率进行实时扫描和处理，将实

时数据存放在EUT实时数据库中，供LFC周期性调用。如果系统频率和机组出力等重要遥测

信息故障，将被置上坏数据标志