电厂智能发电控制系统-GCS系统63

000基于广域相量测控平台的电厂智能发电控制系统——GCS系统1112221996年:实现河南电网19个直调电厂的厂级有功分配和自动调功。1997年:在自动调功装置的基础上完成了电网AVC厂站端设备的研发，并在新乡电厂、焦作电厂和鹤壁电厂进行了实用化运行。到1999年末，实现了河南电网全部直调电厂的AGC+AVC的实用化运行。3332004年成功开发出EC203广域相量测控平台。在此平台上实现了PMU、AVC、AGC功能，形成了开放的发电厂综合测控系统。目前上海铱控的产品已遍布华中电网、华北电网、河南电网、山东电网、黑龙江电网、江西电网、河北电网、广东电网、广西电网、内蒙古电网、山西电网、广西电网和新疆电网。EC203测控平台是模块化结构，既可以配置成独立的AVC、AGC或PMU装置，也可以配置成AVC+AGC+PMU的复合装置。444现场实时数据AVC/AGC/PMU下位机AVR或DCSAVC投退请求AVC投退应答增磁减磁AVC/AGC/PMU下位机AVR或DCSAVC投退请求AVC投退应答增磁减磁PMU上位机PMU主站AVC/AGC后台机PMU后台机AVC/AGC上位机AVC/AGC主站AGC输出鉴相信号现场实时数据AGC输出鉴相信号GPS基于EC203的发电厂智能发电控制系统555电厂智能发电控制系统（GCS）666调度自动控制电厂综合控制机炉协调控制单元个体控制调度EMS电厂集控室GCS机炉主控室DCS个体单元控制装置控制体系777体系架构888EMSGMS发电监测系统(脱硫,煤耗,辅助服务等)GCS发电控制系统（全厂AGC/AVC）SIS厂用监控信息系统DCS分散控制系统AVRECS电气监控系统NCS网络监控系统AVCAGC体系架构999厂级负荷优化分配系统（AGC）101010AGC的分类：•1.机组CCS方式。机组CCS方式下各机组协调控制系统投入自动，但机组负荷指令从DCS操作员站手动给出。该方式是一种非AGC模式。•2.单机AGC方式。单机AGC方式下各机组CCS投入AGC自动，但各机组负荷指令由中调EMS系统直接给出。•3.厂级AGC方式。厂级AGC方式下各机组CCS投入AGC自动，厂级负荷指令由值长手动给出全厂AGC负荷，通过优化分配算法给出各机组负荷指令。•4.调度AGC方式。中调AGC方式下总负荷指令由网调给出，经厂级AGC负荷自动分配系统优化分配到各个机组。111111【单机AGC】系统图：EMS能量管理系统：调度侧RTU1#机组DCS2#机组DCS3#机组DCS4#机组DCS远动装置：电厂侧121212【单机AGC】的局限性：—调度人员需监控系统内所有机组，劳动强度大—由于厂端机组受煤质、辅机性能等意外因素的影响，会出现无法响应指令的情况，影响网上电能质量。—经济调度难以实现，比如机组长期停留临界负荷点、长期停留高煤耗区等131313EMS1#机组DCS2#机组DCS3#机组DCS4#机组DCSAGC上位机RTU工业以太网OPC通讯AGC下位机厂级AGC141414厂级AGC主要功能•接收中调实时发送的全厂负荷指令，同时在线采集生产运行数据，在满足负荷响应快速性要求的同时实现机组间负荷的经济最优分配；并将优化分配结果直接送至CCS系统，实现机组负荷的自动增减；•在中调实时指令不能送达时，系统可根据已经接收到的中调负荷调度计划（96点负荷曲线），在满足负荷响应快速性要求的同时实现机组间负荷的经济最优分配；•系统能根据各机组在多个负荷点的煤耗值，自动拟合出各机组煤耗特性曲线；•系统具有避免长期停留在临界负荷（启停磨煤机）附近的能力；•设定了负荷调节不灵敏区（“死区”），当中调给定负荷与当前电厂总负荷之差小于“死区”时，根据负荷分配系统中的算法，通过实现对单台机组负荷的增减来完成中调负荷的变化要求，可避免机组的频繁调节；•可实现负荷分配的厂级和机组级的手/自动无扰切换，值长站具有选择运行方式及手动调整各机组负荷指令的能力；151515LDS特点系统冗余控制策略无扰切换自诊断机组异常处理无扰转移负荷寻优算法煤耗曲线临界负荷历史数据数据分析系统特点161616AGC上位机性能计算服务器值长站通过OPC方式收集各DCS数据进行机组性能计算及后期数据挖掘，同时可作为工程师站供维护人员操作平台输入基础数据、显示系统参数、执行切换操作。通过LDS内部网络与控制器、服务器相连。AGC下位机采集实时数据，通过LDS内部通信网络接收上位机负荷分配指令，发送到各DCS。接收主站指令，，获取实时数据，执行负荷分配算法，并将计算出的各机组负荷指令发送给下位机。171717厂级控制181818机组控制191919值长站界面202020运行曲线212121发电厂AVC子站2222221.序论－关于电网AVC2.发电厂AVC子站3.铱控AVC装置首创技术4.AVC子站结构5.主要保护控制策略2323231.1什么是电网AVC电网AVC（AutomaticVoltageControl）就是综合考虑系统中各种调压手段，根据电网运行的实时信息对全网进行无功优化计算，并将调节命令下发至各台受控设备，实施闭环控制。AVC系统与现有当地电压控制设备的本质区别：全局性、综合性、实时性。2424241.2实现电网AVC的目的(1)提高电压合格率(2)优化电网无功潮流，使得网损最小化(3)实现无功电压的自动调整，减轻调度及现场值班人员的劳动强度。2525251.3电网AVC系统框图AVC主站传输通道电厂AVC子站变电站AVC子站AVC子站(1)在调度端进行电网无功优化计算，把结果下发到电网各可控节点（如电厂、变电站）(2)电厂AVC装置根据下发的指令调整电厂的高压母线电压或机组的无功出力。(3)变电站AVC装置根据下发指令调整主变分接头、投切变电站低压无功补偿设备。2626261.4AVC投运效果2004年2月下旬河南电网的无功电压自动控制系统投入运行，投入运行的电厂约有30个，经过半年运行，使河南电网的电压合格率达到历史最高水平，网损有明显下降，线损率比2003年同期下降近0.35个百分点。(详见下表)2003年与2004年1-4月电压合格率对比(单位：%)1月2月3月4月全年最高2003年78.2682.8589.9390.2593.392004年82.9892.2794.5894.622727272003年与2004年1-12月网损电量对比（电量计费系统数据)单位：万千瓦时2003年2月-2004年1月2004年2月-2005年1月月份系统总供电量损耗电量线损率(%)系统总供电量损耗电量线损率(%)2480187.248014.591.67591672.248750.121.483566005.549275.811.64639856.017657.291.204541439.828188.931.51608731.247643.641.265552785.607926.831.43597436.018336.681.406558524.749397.311.68608474.668276.101.367590157.519818.111.66694373.829880.141.428597176.009694.861.62645570.199311.151.449532725.608901.021.67613031.527098.51.1610541431.679095.371.68639674.967457.011.1711575522.169674.951.68661230.8610018.291.5212679460.0014840.712.18747960.969568.471.281589826.339865.041.67766363.309191.61.20总计6805242.21114693.531.677814375.77103188.991.322828282929291.序论－关于电网AVC2.发电厂AVC子站3.铱控AVC装置首创技术4.AVC子站结构5.主要保护控制策略3030302.1发电厂AVC子站的作用接收AVC主站的系统电压给定，以发电厂出口电压为控制目标，经无功优化分配后，替代人工对AVR进行无功目标给定。3131312.2发电厂AVC子站的控制过程1）接收AVC主站系统下发的电厂母线电压目标指令/厂无功目标指令/单机无功目标指令。2）电厂AVC装置根据目标指令，在充分考虑各种约束条件后，将无功功率合理分配给每台机组，发出增减磁信号给励磁系统（或通过DCS），由励磁系统调节机组无功，以实现目标指令。3）在控制过程中以可靠的调整策略和完善保护措施保证发电机在规定的参数范围内安全、稳定运行。3232322.3AVC装置的电压-无功控制功能●根据电网AVC系统的不同要求，可以实现电压/无功的遥调、当地和人工三种控制模式控制。●根据现场不同情况，机组无功目标分配可以按等功率因数、无功容量等比例、相似调节裕度等策略，根据不同时段（高峰、平峰和低谷）进行分配，也可以根据用户要求定制。3333331.序论－关于电网AVC2.发电厂AVC子站3.铱控AVC装置首创技术4.AVC子站结构5.主要保护控制策略3434343.1为精确进行电压－无功的转换计算，铱控AVC设备采用了系统阻抗自辨识技术1.根据母线电压目标值求得电厂发出总无功功率目标值。一般来说，电厂的等值图如图所示。353535设当前220kV母线电压为Ui，调节目标电压为Uj；当前电厂送入系统的无功Qi；为使母线电压达到Uj需向系统送出的无功功率为Qj；系统阻抗用Ｘ表示。X用自学习方法进行辨识。Qj=Uj（（Uj-Ui）/X+Qi/Ui）3636362、系统阻抗自学习法辨识及快速自适应对于系统阻抗，在开始时可估算一个值置入作为初始值X0；经过一次调节，即可用求出的X值。在以后的运行中，一般宜用5次左右的调整值算得)7(].........[]/[]]/[]/[[1UUQUQUQXTT)5)......((*)//(ssssssUUXUQUQ)6......()(*)//(ssssssUUXUQUQ373737随着大电网战略的实施，电网运行方式有可能会发生较大的改变。这种变化有时会引起系统阻抗十数倍的快速变化，与此伴随的是发电厂高压出线电压的大幅度改变。如果此时需要进行电厂出口电压的调节，通常的系统阻抗如果没有快速自适应。调节目标将无法实现，严重时甚至会造成电网电压的波动。为此，铱控深入研究了这一问题，唯一在发电厂AVC子站实现了系统阻抗快速自适应功能。383838tu)(aut)(ubtaijkb图中t是算出发电机目标无功值后延时调节的时间，u是电厂高压母线当前电压值；ab间表示电厂高压母线电压合格率。a点为下限值，b点为上限值。j点代表目标电压值，i点与k点之间表示死区。用模糊控制时可用最小死区，比如±1KV。详细请参阅《电网技术》2000年第四期何南强刘予丹：《具有自辨识功能的模糊自动电压无功控制装置》3.2为平衡调节精度和调节次数的矛盾，铱控AVC设备采用了模糊控制技术对调节频度进行控制。3939393.3为保证多台机组同时调节时不产生大幅度波动，铱控AVC设备采用了波动平衡控制技术。3.4为了防止超调，铱控AVC设备的下位机采用了基于预测技术的动态步长调节。3.5AVC装置支持任意的母线运行方式，可以自动检测，也可以后台机人工设置当前的电厂接线方式，进行AVC自适应控制。4040403.6铱控AVC设备支持当地功能，从而能在没有主站控制的情况下，继续保持电厂电压的合格。用户可以设定一条24小时的电压曲线，当设置在“当地”模式下，或者主站通信中断超过设定时间后，AVC装置可以跟踪这条曲线，对高压母线进行控制。3.7铱控AVC设备可以根据用户的需求，将采集的全部模拟量、开关量信号上传给主