1、基于多调度联合自动控制的抽水蓄能电站负荷转移功能研究应用摘要： 广州蓄能水电厂计算机监控系统全面升级改造，重新设计优化了电厂自动控制程序，提高了电厂自动控制水平。本文详细介绍了广州蓄能水电厂 SCADA 的有功控制和负荷转移功能的主要模块功能及算法设计，为今后电厂自动控制程序设计提供参考。 关键词： 计算机监控系统 SCADA 有功控制 负荷转移 中图分类号：TU271.1 文献标识码：A 0 概述 广州蓄能水电厂（简称广蓄）是我国第一座大容量高水头的抽水蓄能电站，由 2 个厂房（A，B 厂）组成，每个厂房 4 台额定容量 300MW 的蓄能机组。1993 年第一台机组投产以来，在广东省电网和
2、香港九龙、新界电网中起着非常重要的作用。由于 A 厂的 4 台机组可同时接受广东中调（GGPC）和香港中华电力（CLP）的调度命令，包括机组开停机和负荷的转移和调节等，因此两调度对 A 厂计算机监控系统（SCADA）稳定性、可靠性和灵活性提出了很高的要求。而全厂机组自动控制功能是电厂SCADA 系统一个核心功能，于是在 2007 年 12 月，广蓄对 A 厂的 SCADA 自动控制功能进行了重新设计优化，引进负荷转移功能，改进了大部分算法，大大提高了电厂运行的稳定可靠。 1 广蓄 A 厂 SCADA 电厂自动控制程序 Hydroprocess 广蓄 A 厂对运行于成组控制模式的机组的所有控制功
3、能均由后台运行的过程控制程序 Hydroprocess 完成，此程序由 30 个功能独立的程序模块组成，每个模块实现不同的控制功能，例如成组开机发电，抽水，有功的分配，500KV 频率调节，自动发电控制（AGC） ，自动电压控制（AVC） ，负荷转移等。 在此次 SCADA 系统的改造中，广蓄 A 厂为了满足广东中调和香港中华电力两调度之间日益频繁的机组负荷调节和转移的需要，重新设计并优化了 Hydroprocess 的有功控制模块和负荷转移模块。 广蓄 A 厂的有功控制 有功控制功能负责控制处于成组控制模式的机组启停及负荷调节，其计算框图如下： 图 1 广蓄 A 厂 SCADA 有功控制流程
4、简图 因此，对全厂处于成组控制模式的机组而言，该模块会根据容量设定值控制机组的启停，根据全厂负荷设定值对正在运行的机组进行负荷分配。 1）机组启停：根据可执行的容量设定值计算当前需要启停机组的台数并根据操作员设定的机组优先级启停相应的机组，启动台数由下表列出： 表 1 容量设定值与机组启动台数 2）负荷分配：根据调度或电厂操作员设定的全厂有功负荷设定值对正在运行的机组进行负荷分配，分配模式为平均分配，但每台机组有180MW 的最小负荷限制。 3 负荷转移 3. 1 负荷转移程序的概述 负荷转移模块的主要内容是在蓄能机组处于多调度控制时，对各个调度中心的自动发电控制命令进行综合计算，分配不同调度
5、中心的容量和负荷，同时通过负荷偏差保护逻辑功能，对多个容量、负荷设定值进行最优计算，确保负荷转移计算准确，彻底杜绝因人为操作失误，通讯误差，导致的机组误开、停的情况，解决广蓄 A 厂在负荷转移时可能发生的四台运行机组同时停机的重大安全隐患，提高多调度联合控制的蓄能电站运行的可靠性。 3. 2 负荷转移程序的功能分配 表 2 负荷转移程序中的相关变量 M1 负荷转移模式启动模块：由广东中调（简称“GGPC” ）或中华电力（简称“CLP” ）一方启动负荷转移模式，设置转移后双方调度的负荷、容量设定值。 M2 调度设定值分析判断模块：对调度的设定值进行判断，若满足以下条件之一，退出负荷转移模式，并发
6、报警，值班员可以重新进行负荷转移操作； a) GGPC 负荷设定值 QLOG 的绝对值大于 GGPC 容量设定值 QCOG 的绝对值，或 GGPC 负荷、容量设定值符号相反； b) CLP 负荷设定值 QLOC 的绝对值大于 CLP 容量设定值 QCOC 的绝对值，或 CLP 负荷、容量设定值符号相反； 否则继续执行负荷转移。 M3 设定值、执行值和容错率计算模块：计算两调度负荷、容量设定值之和与两调度负荷、容量执行值（即负荷转移前的值）之和： 两调度容量设定值之和 CAPAO=QCOG+QCOC; 两调度容量执行值之和 CAPAE=QCEG+QCEC; 两调度负荷设定值之和 LOADO=QL
7、OG+QLOC; 两调度负荷执行值之和 LOADE=QLEG+QLEC; 计算容错率（DIFSTM 是人工设定的参数）： 容量设定值容错率 CAPA10=|CAPAE * DIFSTM/100|; 负荷设定值容错率 LOAD10=|LOADE * DIFSTM/100|; M4 容错率分析判断模块：计算两调度负荷、容量设定值之和与执行值之和的差值是否大于容错率，差值大于容错率则退出负荷转移模式，并发报警，两调度的负荷、容量设定值维持转移前的值，值班员可以重新进行负荷转移操作。 若差值小于容错率，即在容错范围内，继续负荷转移模式，计算其偏差值 DIFF 容量设定值与执行值偏差：DIFF =|CA
8、PAE - CAPAO| CAPA10 负荷设定值与执行值偏差：DIFF =|LOADE - LOADO| LOAD10 M5 经负荷转移后的设定值计算模块：计算负荷转移后两调度的负荷、容量计算值。 GGPC 转移后的容量计算值：QCOG10=QCOG+DIFF*QCOG/(QCOG + QCOC); GGPC 转移后的负荷计算值：QLOG10=QLOG+DIFF*QLOG/(QLOG + QLOC); CLP 转移后的容量计算值：QCOC10=QCOC+DIFF*QCOC/(QCOG + QCOC); CLP 转移后的负荷计算值：QLOC10=QLOC+DIFF*QLOC/(QLOG + Q
9、LOC); M6 负荷转移计算出的设定值分析判断模块：对负荷转移程序计算的两调度负荷、容量计算值进行判断，若满足以下条件之一，退出负荷转移模式，并发报警，两调度的负荷、容量设定值维持在转移前的值，值班员可以重新进行负荷转移操作； a) GGPC 负荷计算值 QLOG10 的绝对值大于 GGPC 容量计算值 QCOG10的绝对值，或 GGPC 负荷、容量计算值符号相反； b) CLP 负荷计算值 QLOC10 的绝对值大于 CLP 容量计算值 QCOC10 的绝对值，或 CLP 负荷、容量计算值符号相反； 否则继续执行负荷转移。 M7 执行负荷转移计算结果模块：将调度的负荷、容量设定值写入至负荷
10、、容量执行值进行执行。 结束语 作为全国唯一的多调度同时控制的抽水蓄能电厂，广蓄 A 厂在开发设计负荷转移程序时充分考虑多调度负荷转移时的所有操作可能带来的影响，设计严谨的计算和保护逻辑，确保负荷转移时，能辨识并屏蔽严重的误操作和设定出现较大偏差对机组产生的负面影响。新的负荷转移算法，自动对调度设定的偏差在一定范围内的设定值进行修正，一方面确保负荷转移完成，另一方面确保机组运行不受影响。彻底解决在负荷转移时可能因为操作或通讯偏差导致的机组负荷失控、误启停现象，杜绝了四台机组同时停机的重大安全隐患。 参考文献： 1 巩宇.广州蓄能水电厂 SCADA 自动发电控制功能设计及应用J.水 电 自 动 化 与大坝监侧，2008，32（6） ；9-10 2 江凡;许澄生;谢巧云.水电厂监控系统 AGC 远方控制功能的改进及应用J.水 电 自 动 化 与大坝监侧，2008，32（1） ；37-39 3 张嗣瀛;高立群.现代控制理论.北京：清华大学出版社，2006
