4. AGC控制模式与策略

AGC 的控制模式决定了“调什么、按什么目标调、谁来承担调节量”。同一套机组和联络线,投入不同控制模式后,ACE 的计算方式、调节指令的分配对象以及频率与交换功率的恢复责任都会发生变化。工程上常用的模式包括定频率控制(FFC)、定交换功率控制(FTC)、联络线偏差控制(TBC)和自动修正控制(也称自动时差修正,TBC 的扩展形式)。理解它们的差别,关键是抓住两个变量:频率偏差 Δf 与联络线交换功率偏差 ΔPtie,以及由它们合成的区域控制偏差 ACE。

先统一符号约定:本文取“本区域实际发电小于负荷”时频率偏低,Δf 为负;联络线净交换功率以“本区域外送为正、受入为负”,实际值小于计划值(即受入偏多或外送偏少)时 ΔPtie 为负。频率偏差系数用 B(MW/0.1Hz),其符号与 Δf 相反,用于把频率偏差折算成等价的功率调节需求。ACE 的通用形式为:

ACE = ΔP_tie + B × Δf
其中 B 取正,Δf 单位取 0.1Hz 或按系数定义统一
FFC:ACE = B × Δf
FTC:ACE = ΔP_tie
TBC:ACE = ΔP_tie + B × Δf

从公式即可看出三种基本模式的本质:FFC 只盯频率,FTC 只盯联络线,TBC 两者都盯。自动修正控制则是在 TBC 基础上叠加时差修正量,把长期累积的时钟偏差逐步“还回去”。

AGC 四种控制模式的 ACE 构成与调节对象 频率偏差 Δf 反映全网供需平衡 联络线偏差 ΔP_tie 反映本区交换计划执行 时差 Δt 反映长期频率累积偏差 FFC 定频率 ACE = B × Δf 只调频率,不追联络线 FTC 定交换功率 ACE = ΔP_tie 只保联络线,不担频率 TBC 联络线偏差 ACE = ΔP_tie + B × Δf 频率与联络线同时负责 自动修正控制 ACE = ΔP_tie + B×Δf + K·Δt TBC 基础上消除时差 调节指令分配与执行 ACE → 调节功率需求 ΔP_reg 经 PI 环节生成总调节量 按调频容量/调节速率分配 AGC 机组、储能、可调负荷 机组出力跟踪与死区处理 避免频繁动作与反向调节 CPS/ACE 指标回算与考核 注:B 为频率偏差系数,K 为时差修正系数,符号约定见正文

四种模式的调节逻辑与适用条件

定频率控制(FFC)。ACE 只由频率偏差构成,联络线偏差不进入调节目标。它适用于孤立电网或与外部联系很弱的系统,此时频率是唯一需要维持的全局指标。在多区域互联电网中,若所有区域都投 FFC,会出现“谁都在调频率、谁都不管联络线”的局面,联络线潮流随机漂移,因此 FFC 通常只作为主调频区域或事故后的临时模式。其优点是频率恢复快,缺点是交换功率计划形同虚设。

定交换功率控制(FTC)。ACE 只取联络线偏差,频率偏差不参与。它适用于本区域容量相对全网很小、频率由大网负责的场合,例如某些由主网带动的地区电网。此时本区域只保证按计划吞吐功率,频率波动由主网承担。缺点是当全网频率偏移时,本区域不提供支援,若多个区域都投 FTC,频率将无人负责,因此 FTC 一般只在特定运行方式或调试阶段使用。

联络线偏差控制(TBC)。ACE 同时包含 ΔPtie 与 B×Δf,是互联电网最主流的正常控制模式。它的物理含义是:本区域既要维持交换功率计划,又要按频率偏差系数分担全网调频责任。当全网频率下降时,各 TBC 区域都会因 B×Δf 项产生正的调节需求,共同支援频率恢复;同时各自的联络线偏差仍被约束。TBC 的难点在于 B 的整定:B 偏小则频率支援不足,B 偏大则本区域过度响应、联络线波动加剧。工程上 B 常取本区域自然频率特性系数加一定裕度,并按季节和开机方式修正。

自动修正控制。在 TBC 基础上增加时差修正项 K·Δt。电力系统频率长期略低于或高于额定值会造成电钟累积误差,自动修正控制通过缓慢改变 ACE 零点,让本区域多送或少送一点功率,把时差逐步拉回零。修正量必须限幅且变化缓慢,否则会干扰正常的频率和联络线控制。它适用于对电钟时间有要求的互联系统,通常由主调频区域或指定区域承担时差修正任务。

模式选择与参数整定示例

下面给出一个用于教学说明的示例参数,帮助理解模式切换对 ACE 的影响。设某区域 B = 120 MW/0.1Hz,当前 Δf = −0.05Hz(即 −0.5 个 0.1Hz 单位),ΔPtie = −30MW(受入偏多 30MW)。

控制模式 ACE 计算 ACE 结果 调节方向
FFC B×Δf = 120×(−0.5) −60 MW 增加出力
FTC ΔP_tie = −30 −30 MW 增加出力
TBC −30 + 120×(−0.5) −90 MW 增加出力,力度最大
自动修正(K·Δt=+10) −30 −60 +10 −80 MW 增加出力,略减修正量

从表中可见,同一运行状态下,TBC 的调节需求最大,因为它同时响应频率和联络线两个偏差;FFC 与 FTC 各只响应一个。实际选择时,可按以下条件判断:孤立电网或主调频区域选 FFC;容量小、频率由外部负责的区域选 FTC;互联电网正常运行选 TBC;需要消除电钟时差时,在 TBC 上叠加自动修正。模式切换必须与调度协议一致,并注意切换瞬间 ACE 的突变,通常先退出原模式、清零积分、再投入新模式,避免调节指令跳变。

工程提示:B 的符号必须与 Δf 的符号约定匹配,否则 ACE 方向会反。投入 TBC 前应确认联络线功率正方向定义、频率量测刷新周期和 B 的当前整定值三者一致。
注意:自动修正控制的时差修正量应设置死区和限幅,例如时差小于 10s 不修正、修正量不超过本区域调节容量的 1%~2%,防止时差修正与正常调频相互干扰。