湖南洪江水电站AGC的实现

龚传利
中国水利水电科学研究院，北京，100038

摘要：湖南洪江水电站计算机监控系统是国际招标合作项目，由中国水科院自动化所与ABB中国公司合作开发，AGC是其中重要的组成部分。监控系统采用ABB Advant OCS系统，其中AGC部分包括与监控系统接口软件由中国水科院自动化所开发完成。监控系统操作系统采用HP UNIX系统，AGC服务器操作系统采用Window 2000，湖南洪江AGC成功投运，说明了国内外厂家基于不同操作系统不同监控系统合作开发AGC是可行的。文章详细介绍了AGC与监控系统的接口软件以及AGC功能和安全策略实现的要点。
关键字：Advant OCS系统；H9000 系统；AGC

1 系统结构与配置

洪江水电站计算机监控系统[1]主要采用ABB Advant OCS系统，AGC及其接口软件采用水科院自动化所开发的H9000系统。ABB Advant OCS系统是一个开放的、集散的控制系统，它的功能包括过程控制、操作员干预、工程信息管理、批处理及通讯。H9000系统是面向水利水电工程监控与自动化应用而研制开发的全新的分布开放计算机控制系统，它结合了当代国内外最新计算机硬件产品、软件产品、网络技术、实时工业控制产品与未来发展趋势，集中体现了中国水利水电科学院自动化所(北京中水科自动化过程公司)在水利水电自动化领域20多年的研制开发经验，系统具有良好的可靠性、可变性、可扩充性和可移植性，支持异型机互联。洪江水电站计算机监控采用的基于HP UNIX的ABB Advant OCS系统，在Windows 2000上运行H9000系统应用接口软件与之配套，两种异构系统实现无缝互联。
IMS站，即信息管理站采用基于HP UNIX的ABB Advant OCS系统。IMS站经控制网实时接收现地控制单元各类信息并存放在内置的ORACLE数据库中，也可按照一定的存储策略将实时数据形成历史记录。IMS站通过以太网卡与工厂网络相连，为工厂网上的生产管理系统访问Advant OCS系统的数据提供数据接口。AGC服务器运行H9000监控系统，操作系统采用Window 2000，安装Oralce客户端，通过ODBC访问IMS站的ORACLE数据库，实现H9000系统与ABB Advant OCS系统数据交换，从而实现AGC对功率的调整与机组的启停。

2 接口软件的实现

   该部分软件分为三个线程，读实时数据线程，发遥调遥控令线程和AGC线程。

2.1读实时数据线程
   将需要从数据库读取实时数据的点逻辑名按一定顺序存于文本中，该线程周期读取数据库，并存储数值，供需要数据值的AGC线程使用。因为IMS站中每个实时数据在读数据库时才从现地控制器中读取，所以需要单独线程读数据库来刷新存储数据，提高AGC读取数据的速度。该线程实现的要点有：
2.1.1连接数据库
DatabaseConnect(Ex_dbname_ims,Ex_username_ims,
Ex_password_ims, &henv_ims, &hdbc_ims)；
2.1.2读数据库
SQLExecDirect(hstmt_ims, SELECT, SQL_NTS);
2.1.3 存储数据
SQLGetData(hstmt_ims, 1, SQL_C_FLOAT, &value, 0, &cbData);

2.2 写遥调遥控令线程
实现要点有：
2.2.1将需要发的遥调遥控令写于IMS站
2.2.2 命令下发
IMS站运行的一进程周期检测是否有遥调遥控令，如果有遥调遥控令，该进程调用IMS站提供的发令函数，将该命令转发。

2.3 AGC线程
该线程负责读取存储的数据，然后通过计算，将调功令和开停机令交给遥调遥控线程执行。

3 AGC功能与设计原则

    机组分为“有功成组”和“有功单机”，操作员可以在操作员站进行切换。对于投入“有功成组”的机组，当满足成组可调的闭锁条件后才是成组可调的机组。AGC程序只对成组可调的机组进行调节和控制。
洪江AGC根据全厂总有功设定值调节电厂成组可调机组的有功值，全厂总有功设定值来源主要有下述来源：
电厂操作员。
调度中心。
负荷曲线（有功）。
成组总有功等于全厂总有功减去非成组可调机组实发总有功。
AGC程序采取正确的途径分配成组总有功到成组可调机组来优化电厂的效率，同时分配到机组的有功必须避免机组运行在振动区，必要时进行开停机操作。当某台机组事故情况下（跳闸、紧急停机）的负荷由剩下的其他成组可调机组联合进行分配，非成组可调机组实发总有功变化时，由成组可调机组进行补偿并跟踪全厂总有功。
成组总有功在成组可调的机组间的优化分配的约束条件：
1)机组的特性曲线约束
2)不同水头下最大出力约束
3)是否有过流情况
4)躲避振动区
由于洪江水电站为容量及型号相同的机组，根据等微增率原理平均分配成组总有功值是最优分配方法，同时考虑以上约束。全厂最佳效率在理论上会被下述情况影响：
1)振动区和气蚀
2)独立运行机组的出力
3)为降低磨损而减少出力改变次数
4)为避免磨损而减少开停机数量

4 安全性考虑

对于电力生产部门来说，安全运行是第一位的，所以所有的设计必须保证绝对安全。

4.1省调的握手信号
当操作员将AGC控制权切到省调时，程序才去读省调下发的全厂有功给定值，只有当省调AGC投入时，程序才认为省调有功给定值有效。

4.2开停机安全性考虑
当操作员将自动开停机方式投入时，程序才会在必要时进行开停机操作。当需要开停机操作时，限制每次只开或停机一台，如果给定有功一直不变，那么程序运行设定时间后，再次判断发开停机或调功操作。
当需要开机时，如果某台机组停机时间小于最小停机时间，程序将不对该机组进行开机操作，转而开启另一台满足条件的备用机组，如果没有满足条件的机组，程序将不会开机；停机策略亦然。这样可防止频繁对某台机组进行开停机操作。

4.3机组运行上下限及禁运上下限设置
为了防止机组在振动区运行，机组运行区避开振动区，电厂具有权限的人员可设置振动区上下限，程序也可按照实时水头计算出各台机组的运行上限，默认运行下限为0。

4.4机组成组可调的闭锁条件
对于成组调节方式中，程序只在成组可调的机组进行分配有功。
机组成组可调的闭锁条件：1）该机的LCU运行正常。2）调速器在功率控制模拟量调节方式。3）机组无事故。4）机组开机条件满足或发电状态。5）调速器功率反馈。6）机组LCU在线。

4.5 超时不响应指令考虑
当程序对某台机组发出开机令后，如果过了该机组开机时限后，该机组断路器仍然没有合上，那么程序将该机组退出成组，因为此时该机组可能有故障；当程序对某台机组发出停机令后，如果过了该机组停机时限后，该机组断路器仍然没有分开，那么程序将该机组退出成组，因为此时该机组可能有故障。

4.6减少机组磨损考虑
为了防止频繁开停机，设置了开停机死区值，只有给定有功比已发电机组可发最大有功大开停机死区值时，程序才会下发开机命令。而只有给定有功比停掉某一台机组后的机组可发最大有功小开停机死区时，程序才会停某台机组。为了防止频繁调节有功值，设置了全厂有功误差，只有全厂有功给定值比全厂实发总有功的差值大于全厂有功误差时，程序才执行调功操作。

4.7振动区的跨越问题
为了避免机组频繁跨越振动区，在分配有功时，改变传统的以振动区中的某个点作为判据，判别机组是跨到振动区的上限还是跨到振动区的下限，而是以振动带作为判据，即当机组运行在振动区上限以上时，如果分配的有功处于振动区，只分配到振动区上限，反之，当机组运行在振动区下限以下时如果分配的有功处于振动区，则只分配到振动区下限。因此，当处于省调控制方式时，电厂须上送当前全厂有功可控上、下限，为省调EMS系统下达给定值提供参考，以避免机组频繁跨越振动区。当需从上向下跨越振动区时，以停机优先的机组先跨越；当需从下向上跨越振动区时，以开机优先的机组先跨越。若未设置“开/停机顺序”（优先值相等），则以机组“运行时间”来确定优先顺序，向下跨越以运行时间长的优先；向上跨越以运行时间短的优先。

5 结束语

湖南洪江水电站AGC的成功投运，标志着国内外厂家基于不同操作系统不同监控平台合作开发AGC是可行的，