华北电网自动发电控制综述_刘永奇

第29卷 第18期 2005年9月 电 网 技 术 Power System Technology Vol. 29 No. 18 Sep. 2005

文章编号：1000-3673（2005）18-0001-05 中图分类号：TM734 文献标识码：A 学科代码：470 4054

华北电网自动发电控制综述

刘永奇，韩福坤

（华北电力调度局，北京市 宣武区 100053）

A SURVEY ON AUTOMATIC GENERATION CONTROL SYSTEM

IN NORTH CHINA POWER GRID

LIU Yong-qi，HAN Fu-kun

（North China Power Dispatching Bureau，Xuanwu District，Beijing 100053，China）

ABSTRACT: Automatic generation control (AGC) is one of the important measures to regulate the frequency and active power of power grid and ensure its security and economic operation. Here, the development process of AGC in North China power grid is reviewed. The present situation of power generation sets with AGC in North China power grid, the control modes of AGC, the currently available methods to examine and manage AGC and the existing problems are analyzed. To suit the new situation of power industry’s reformation, areal power grids interconnection and electricity market operation, some opinions and suggestions to further improve the operation and technical management level of AGC in North China power grid are proposed.

KEY WORDS: North China power grid；Automatic generation control（AGC）；Frequency control；Operation and technical management

摘要：自动发电控制（AGC）是调整电网频率与有功功率、保证电网安全、经济运行的重要措施之一。文章回顾了华北电网AGC的发展历程，分析了华北电网AGC机组的现状、AGC控制模式、现行运行考核与管理办法及其存在的主要问题。为适应电力体制改革、大区联网和电力市场运营的新形势，提出了进一步提高华北电网AGC运行和专业技术管理水平的思路与建议。

关键词：华北电网；自动发电控制（AGC）；频率控制；运行与技术管理

统的负荷无时无刻不在无规则地变化，特别是变化周期较长、幅度较大的冲击性负荷将给电网造成频

率偏差。自动发电控制（AGC）的任务是进行频率与有功功率的调整，其目的是保持电网的额定频率和计划的交换功率，并尽可能经济地保持电力系统运行的发供电平衡。因此，AGC是保证电网安全、经济运行的重要措施之一，是电网调度自动化系统的重要功能之一。

为确保电网频率的质量和网间联络线交换功率的控制水平以更好地开展电网AGC工作，在华北电网公司和各省（自治区）电力公司领导的关心支持和领导下，通过专业人员多年的努力，华北电网的AGC工作取得了可喜的成果，投入运行的AGC机组数量和可调容量逐年增加，AGC的功能与应用为京津唐电网和华北电网的优质运行发挥了重要作用。

随着电力体制改革的深入，在大区电网互联和深化电力市场运营的新形势下，进一步增加AGC机组并提高AGC机组的调节品质，充分发挥AGC的功能和作用，并对电网AGC进行科学的技术管理和符合市场经济规律的统计与考核，是对各电网公司的调度机构提出的更高的新要求。本文结合华北电网AGC的现状，分析了目前华北电网AGC的运行管理办法及其存在的问题，并提出了进一步提高AGC运行和技术管理水平的思路。

1 引言

电力系统运行的基本任务是保证发供电平衡，向用户提供稳定可靠、高质量的电能。电网频率是衡量电能质量的重要指标，当电力系统的发供电平衡被破坏时，电网频率将产生波动。然而，电力系

2 华北电网AGC的发展历程

华北电网应用AGC始于上世纪60年代。早在1965年，北京中心调度所和北京地区的官厅水电厂、下马岭水电厂、高井发电厂、石景山发电厂、

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北京热电厂和天津一厂就安装投运了“自动调频装置”。通过这套装置，北京中心调度所的调度员根据电网频率偏差和偏差累积量遥控上述各电厂的发电机出力以调整电网频率，这是华北电网AGC的早期技术和应用，文化大革命开始后该装置停用。

文化大革命后，我国进入了以经济建设为中心、全面改革开放的新时代。随着电力工业的发展，党的各项方针、政策给我国电网调度自动化系统的建设与发展带来了机遇。20世纪80年代中期，四大电网（华北、东北、华东、华中）共同引进了英国西屋公司的能量管理系统（EMS）WESDAC-32，为拓展EMS的功能与应用特别是深入开展AGC工作提供了技术装备。能源部调度通信局对电网调度自动化的专业工作也逐步进行规范化管理，1988年9月8日颁布的《电网调度自动化系统实用化要求》极大地推进了我国电网AGC应用工作的有序开展。

1989年1月1日，华北电网引进的EMS系统正式投入生产运行，该系统使华北电网真正实现了电网AGC的闭环自动控制。1992年上半年，陡河电厂的1、2、3、4号机，大港电厂的1、2号机和高井电厂的4、5、6号机共计9台机组（调整容量为1690MW）投入AGC运行。到1996年底，十三陵抽水蓄能电厂的1、2、3号机，潘家口水电厂的2、3、4号机也投入AGC运行。

1997年12月，华北电网的AGC系统通过了由国家电力调度通信中心组织的AGC功能实用化专项验收。

1999年7月，华北电网的CC-2000调度自动化系统（EMS）投入运行，取代了引进的WESDAC-32能量管理系统。CC-2000 EMS 的AGC功能实现了定联络线控制、定频率控制和联络线与频率偏差控制。到2000年6月，华北电网的AGC可调容量为4744MW，占华北电网统调装机容量的13.25%。其中，京津唐电网的AGC可调容量为2404MW，占京津唐电网统调装机容量的15.13%。 AGC的功能与应用为保证华北电网的频率质量和网间联络线潮流的控制水平以及减轻调度人员的劳动强度、提高电网运行的现代化水平发挥了重要作用。尤其是1999年12月华北电网实现了由华北网调EMS系统直接控制北京十三陵抽水蓄能电厂机组的各种运行工况，这是华北电网有史以来首次实现了由EMS系统对电厂实施四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能的自动控制，同时，为华北电网培养了一批专业人才和技术骨干，为深入开展电网AGC应用工作积累了丰富的经验。

3 华北电网AGC的现状与现行管理办法

3.1 华北电网AGC机组的现状

截止到2004年底，华北电网投入的AGC机组已达155台，机组总容量为48705MW，可调容量为17869MW，可调容量占统调装机容量80431.9MW的22.22%。其中，京津唐电网、山西电网、河北南网、蒙西电网和山东电网的AGC机组现状如表1所示。

表1 华北电网及各省（自治区）电网AGC机组现状一览表

Tab.1 Present application situation of generators for AGC in North China power grid

and associated provincial and autonomous region’s power grids

电网名称 京津唐电网 山西电网 河北南网 山东电网 蒙西电网 华北电网

统调装机容量/MW

21890 17580 10751.9 23524 23524 80431.9

AGC机组数量/台

41 31 24 16 43 155

AGC机组总容量/MW

12220 8290 6880 4180 17135 48705

可调容量/MW

5754 2820 2540 1720 5035 17869

可调容量占统调装机容量百分比/%

26.29 16.04 23.62 25.73 21.40 22.22

由表1可见，华北电网及各省（自治区）电网AGC机组的可调容量均达到并超过了一流电网AGC运行指标的考核要求（国内一流电网AGC的运行指标：可调容量占统调装机容量的百分比大于等于12%；国际一流电网AGC的运行指标：可调容量占统调装机容量的百分比大于等于20%），这表明华北电网在AGC应用方面达到了较高的水平。其中，京津唐电网在保证相当容量的AGC机组投入运行的基础上，其AGC功能投运率和控制合格率等运行指标均达到或超过了部颁的要求和一流电网指标的要求（部颁AGC功能投运率达标要求为98%，创一流指标要求为80%）。可以说，大容量的AGC机组和高投运率为华北电网和京津唐电网的稳定、经济、优质运行发挥了重要作用。 3.2 AGC控制方式

华北、东北大区电网联网前，华北网调（兼京

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津唐中调）负责全网的频率调整，采用固定频率控制方式（FFC）；河北、山西、内蒙古中调按计划调整联络线潮流，负责省网间联络线的功率控制，采用定联络线控制方式（FTC）。

2001年5月，华北、东北大区电网联网运行后，为保证华北电网的电能质量和网间联络线的控制水平，华北网调CC-2000 EMS系统的AGC功能采用了联络线与频率偏差控制方式（TBC），山西、河北、内蒙古中调EMS系统的AGC功能也相继采用了TBC控制方式，实现了各控制分区负责本分区内的负荷扰动。同时，由华北网调EMS系统计算的各控制分区的区域控制误差（ACE）实时值实时地被发送（每4s下发一次）到各省（自治区）中调EMS系统和AGC电厂的远动装置（RTU），使各中调和电厂共同实时掌握电网的功率缺盈额，并根据调度命令相应地快速调整发电机出力和联络线潮流，以保证电网优质运行。采用TBC方式的特点是，当华北电网的某分区负荷（或发电机出力）发生扰动时，均由本区域负责二次调频，本区域通过调整机组出力使系统频率和联络线潮流恢复到计划值，在这个调整过程中，无扰动分区中的机组不参与二次调频和功率调整。因此，在调整联络线潮流和电网频率的过程中，各分区的责任明确、分工清楚。几年的运行实践表明，华北电网的AGC功能在保证电网频率和实时调整华北—东北网间联络线潮流以及华北网内省间联络线潮流等方面发挥了重要的作用。 3.3 现行管理办法

健全的管理制度是电网AGC系统稳定、可靠运行的保障。多年来，华北电网曾针对具体工作制定了一些有关AGC机组的运行考核与管理办法，其中具有规范性及权威性的管理规程与办法如下：

（1）1999年11月，华北电力集团公司修编并颁发的《京津唐电网调度管理规程》将AGC运行纳入其中，专门制定了第15章“自动发电控制（AGC）系统的调度管理”。第15章的273条规定：在新建、改扩建工程中，对于装备了AGC设备的机组，不能保证AGC设备与机组同步投产的不能并网运行；机组经过168h的运行后若不能长期投入AGC运行，则不能进入商业化运行。

（2）2002年，华北电力集团公司以电集调[2002]19号文件颁发了《京津唐电网自动发电控制（AGC）运行管理办法》。该《办法》对AGC机组

的相关试验与技术管理参数（AGC机组的负荷调整

范围、负荷变化速率、机组负荷的静态/动态偏差指标等参数）、RTU的功能要求、AGC机组的运行考核与管理办法等内容作了具体规定。同时制定了AGC机组经与华北网调EMS系统进行闭环系统联调试验后需严格执行的“华北电网机组自动发电控制（AGC）投入批准书”，经批准后机组方可正式投入AGC运行。

（3）各发电公司（电厂）与华北电网公司签定的“并网调度协议”对与AGC机组相关的性能指标均按照上述《规程》和《办法》进行了明确（或约定），同时对AGC机组的运行指标进行管理与考核。

（4）目前，华北网调以及山西、河北、内蒙古中调的AGC运行均按A1/A2考核标准进行统计与考核：AGC机组的月AGC可投入率要大于等于98%，每下降4个百分点（含不足4个百分点）则按该发电公司（电厂）与华北电网公司签定的“并网调度协议”的有关规定核减相应的并网发电量。

4 存在的主要问题

由于设备上的差异和运行管理中存在的问题，尤其是在大区电网互联和深化电力市场运营体制改革的新形势下，华北电网AGC的运行与管理尚存在以下主要问题：

（1）部分并网运行多年且装备了AGC设备的200MW机组一直未能投入AGC运行。部分已投入AGC运行的机组的AGC可投入率仍然偏低，未达到不低于98%的要求。

（2）对投入AGC运行的机组进行在线测试后发现，有相当一部分AGC机组的调节速率与设定值有偏差，有时差异还很大。有相当一部分AGC机组的调节速率较其刚投入AGC运行时明显降低，已达不到批准书的指标要求，有些AGC机组的上升速率快、下降速率慢；少数电厂为了多发电人为调整AGC机组的控制参数，增大升负荷速度而减小降负荷速度，因而损害了其它电厂AGC机组的利益。

（3）按照《京津唐电网自动发电控制（AGC）运行管理办法》的规定，目前仍有个别电厂的机组没有达到调节范围的要求。

（4）对投入AGC运行的机组的其它运行参数（包括稳定偏差、响应时间和调整线性度）进行在线测试后发现，有些AGC机组的调整品质有所降

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低，未达到批准书的指标要求。

（5）通过实测发现，有些电厂的RTU存在量测转换不准、丢失华北网调EMS系统下发的遥调命令信号或区域控制误差（ACE）信号等问题。

（6）目前，华北网调和山西、河北、内蒙古中调的AGC运行按A1/A2考核标准进行统计与考核。A1和A2指标是北美电力可靠性委员会（NERC）根据运行经验制订的，没有考虑ACE对频率的作用，由于ACE带宽较小，需要较多机组参与AGC的快速调整，且机组调整频繁，运行费用较大，因此A1、A2对ACE的大小没有区别对待。

5 进一步提高AGC运行和技术管理水平的思路和建议

随着电网规模的扩大和电网AGC工作的深入开展，具备AGC功能的机组在电网中的比重越来越大。由于机组性能各异，因此机组的AGC调节性能以及机组投入AGC运行期间对电网的贡献大小也存在差别，如果这种差别在考核上得不到体现，就不能真正体现市场的公平性，也不能促进AGC机组性能的进一步提高与运行实效的改善。随着电力经营体制改革和电力市场化的不断深入，科学合理地实施AGC运行与技术管理措施，使AGC机组对电网的贡献在经济上得到进一步体现，是制定电力市场运营规则和市场经营应考虑的重要问题。为此，本文提出了对AGC机组加强管理和进行必要考核的思路与建议如下：

（1）各电力公司和发电企业要在认真执行现有AGC运行管理规程及技术管理办法的同时加强与完善管理工作。在保证已投运AGC机组稳定运行的基础上，进一步增加AGC机组，对装备了AGC设备却一直未投入AGC运行的机组应限期投入AGC运行。对已投入AGC运行的机组，应派专人对其运行状况进行定期检查，对其运行参数（包括速率、稳定偏差、响应时间和调整线性度）进行测试，发现问题及时解决。同时，要加强对电厂自动化设备（RTU或监控系统）的维护，保证自动化设备正确接收或发送远动信号。

（2）各省（自治区）中调要加强对EMS系统的AGC功能和华北网调下发的ACE接收工作的维护与管理，确保各省（自治区）中调实时掌握ACE实时值，及时进行频率与有功功率的调整，共同保证电网优质运行。

（3）基于CC-2000 EMS系统开发的华北网调AGC机组调节效能在线测试软件，包括AGC机组调节容量效能（其系数为K1）、AGC机组实际调节速率效能（其系数为K2）和AGC机组实际调节偏差效能（其系数为K3），可对AGC机组的运行品质进行实时在线监测。该在线测试软件提供了统计与考核AGC机组运行效能的技术手段，应充分利用这一手段对AGC机组的实际调节效能给系统带来的正、负面影响进行定量评估，合理地评价AGC机组对电力系统的贡献并得到合理的市场回报，体现市场的公平原则。同时，各省（自治区）中调可以借鉴该在线测试软件的开发经验，结合本网的实际情况开发相应的AGC机组调节效能在线测试软件，以实现全网AGC机组调节效能的在线测试与考核。

（4）改进AGC运行考核标准。鉴于A1和A2指标没有考虑ACE对频率的作用，NERC在1998年2月1日又颁布了CPS1和CPS2标准（Control Performance Standard）作为频率与联络线功率控制的运行管理及考核原则。该标准有较强的理论基础，是基于定频率控制方式制定的，它可以使各控制区在电网频率正常时减少发电机组出力调节量，将对各控制区的考核建立在保证电网频率质量上；在事故情况下也有利于迅速改善频率，从技术的角度讲更为合理。CPS1和CPS2标准已被有关电网采用并执行，华北网调的CC-2000 EMS系统也已采用了该标准，但一直未投运。为此，华北电网及各控制分区均应采用CPS1和CPS2标准作为AGC运行的考核标准，并尽早投入运行，使AGC运行的统计与考核更具科学性和合理性。

（5）电力系统的有功功率控制由一次调频、二次调频（AGC是二次调频的主要形式）、备用管理、经济调度等环节完成，各个环节既有不同的控制特点但又相互联系、相互影响。一次调频是由发电机调速器完成的频率调节，能对负荷波动作出快速反应，是维持电力系统频率质量的第一道屏障。一次调频的作用发挥得好，将大大减轻AGC的调节压力。为此，应加大对发电机组按规定的参数投入一次调频运行的管理与考核，使机组的一次调频真正收到实效。

（6）注重超短期负荷预测的应用。负荷预测是AGC工作的重要一环，特别是在AGC机组的可调容量有限的情况下，如果预测负荷偏离实际负荷

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较大，则意味着要有较大的调节容量来弥补这个偏差，这将给AGC的调节品质带来不利影响。在超短期负荷预测的基础上，应综合考虑实时运行时的各种约束条件和经济指标，实现实时最优发电控制，动态调整发电机出力，以满足负荷变化的要求。

（7）随着大区联网、全国联网的逐步推进以及电网输电能力的逐渐提高，在保证电网安全控制方面，应在完善AGC调节与控制互联电网联络线潮流功能的基础上，注重AGC在电网安全预防控制和紧急状态调整与控制等方面应用的研究。

（8）随着电力经营体制改革的深入，华北电网正在开展市场化运营。针对华北电网的发电市场，应充分考虑并制定科学合理、符合市场规律的AGC管理规定及AGC机组辅助服务补偿办法。电力交易中心应根据“华北电网发电市场规则”和发电企业实际投运的AGC机组向发电企业支付AGC服务费，利用辅助服务市场对AGC需求开展经济分析，优化AGC机组的资源配置。

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Wang Mingjun．Development of a new generation of energy management system and new approach to distributed problem solving [J]．Power System Technology，2004，28(17)：1-5． 收稿日期：2005-06-17。 作者简介：

刘永奇（1965-），男，北京市人，高级工程师，长期从事电网调度运行与管理工作；

韩福坤（1951-），男，辽宁省清原县人，高级工程师，长期从事电网调度自动化方面的管理工作。

6 结束语

在电力体制改革、厂网分开的新形势下，提高

电网AGC的运行和技术管理水平需要各电网（电力）公司和发电公司（厂）密切合作。为实现电网安全、稳定、经济、优质运行的共同目标，应遵循电力市场规则和市场经济规律，加强对AGC运行和技术的管理，使AGC的功能与应用充分发挥作用并取得实效。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yjo1.html