第一章简介水电厂自动发电控制（AGC）是指按预定条件和要求，以迅速、经济的方式自动控制水电厂有功功率来满足需要的技术。

它是在水轮发电机组自动控制的基础上，实现全电厂自动化一种方式。

根据水库上游来水量或电力系统的要求，考虑电厂及机组的运行限制条件，在保证电厂安全运行的前提下，以经济运行为原则，确定电厂机组运行台数、运行机组的组合和机组间的负荷分配。

在完成这些功能时，要避免由于电力系统负荷短时波动而导致机组的频繁起、停。

水电厂自动电压控制（A VC）是指按预定条件和要求自动控制水电厂母线电压或全电厂无功功率的技术。

在保证机组安全运行的条件下，为系统提供可充分利用的无功功率，减少电厂的功率损耗。

采用AGC/A VC可以满足电力系统对安全发电的要求和机组安全运行的要求，同时根据实际需要满足运行人员的一些特殊要求，并且对全厂有功、系统频率、母线电压的变化及一些非常情况作出迅速反应，直接执行或提示，使机组运行在优化工况，并对机组启停做出合理安排。

第二章AGC、A VC原理2.1 AGC原理2.1.1 AGC的依据自动发电控制的依据一般有：①上游来水量，它适用于无调节水库的径流电厂，使电厂最大限度地利用上游来水量，以不弃水或少弃水为原则，尽量保持电厂在较高水头运行。

②给定的发电负荷曲线或实时给定的电厂总有功功率。

这是在电力系统统一调度下，电厂参加电力系统的有功功率和频率的调节，完成上级调度下达的计划性或随机性的发电任务。

③维护电力系统频率在一定水平下运行。

根据电力系统的频率瞬时偏差或频率念头的积分值，确定电厂的总出力，直接参加电力的调频任务。

④综合因素。

诸如按给定功率和电力系统频率偏差，按电力系统对功率的要求和下游用水量的需要等。

2.1.2 AGC设置的全厂有功功率P AGC＝P ACT＋K f△f-P AGCAGC分配的有功P AGC可以根据系统频率偏差来设定（调频方式）也可以按照有功设定曲线值/有功给定值来设定（功率控制方式）P AGC＝P SET＋P AGC其中，P ACT：全厂实发总有功P SET：全厂有功设定值K f：系统调频系数（可分为第一调频厂系数，第二调频厂系数和紧急调频系数）△f：频率偏差P AGC：不参加AGC机组的实发有功之和2.1.3 AGC负荷分配原则①与容量成比例原则这是较为简单的一种负荷分配原则，在水轮机组的某些特性曲线不全或不够精确的前提下，采用该原则比较合理。

P i＝P AGC（i=1,2…,n） n∑Pimaxi=1n：n台参加AGC的机组P imax：参加AGC的第i台机组在当前水头下最大出力n∑P imax：参加AGC的n台机组当前水头下最大出力之和i=1P i：AGC分配到第i台参加AGC机组的有功功率②按等微增率则原则分配a．耗量特性水电厂中有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的水量。

发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系，这种关系称耗量特性。

如图，其中纵坐标为单位时间内消耗的水量W，如每秒钟多少立方米，横坐标则为以千瓦或兆瓦表示的电功率P g。

耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输出功率之称比耗量μ。

Wμ=P耗量特性曲线上某一点切线的斜率称耗量微增率λ。

耗量微增率是单位时间内输入能量微增量与输出功率微增量的比值。

即：△W d Wμ= =△P dPb.等微增率准则由前面提出的有功功率负荷合理分配的目标可知，AGC的目标函数应当是水电厂的总的水耗量最小。

通常认为水电厂的总的水耗量只与各发电机组所发有功P gi有关。

即目标函数可写作nQ∑= Q（P g1）＋Q2（P g2）＋···＋Q（P gn）= ∑Q1（P gi）（I=1,2,…,n） i=1所要满足的约束条件为：等约束条件：有功功率保持平衡P g1＋P g2＋…P gn＋P gn－P L=0P gi：第i台机组所发的有功功率P L：水电厂所带负荷有功功率不等约束条件：P gimin≤P gi≤P gimaxQ gimin≤Q gi≤Q giamxV imin≤V i≤V inaxQ i（P gi）表示某发电设备发出有功功率P gi时单位时间内所需消耗的水量。

求条件极值问题可用拉格朗日乘数来解。

即建立一个新的，不受约束的目标函数一拉格朗日函数。

C*＝C（P g1,P g2, …,P gi,…, P gn）－λf（P g1,P g2, …,P gi,…, P gn）n＝∑Q i（P gi）－λ（P g1+P g2+ …+P gi+… P gn- P L）i=1其中f（P g1, P g2,…, P gi,…,P gn）为等约束条件λ称拉格朗日乘数。

则求C*最小值时，应有显然，这n+1个条件有这就是等耗量微增率准则。

它可解释为，水电厂承担的有功功率一定时（P L），为使总耗水量最小，应按相等的耗量微增率在各发电机组间分配负荷。

而前述不等约束条件中，有关无功、电压的约束与有功负荷分配不产生直接联系，可以忽略，而中当按等耗量微增率准则确定的某发电的设备的应发功率低于P g1min或高于P g1max就取P g1min或P g1mx。

2.1.4 AGC约束条件无论按哪种原则分配有功，都必须满足一定的约束条件，即：①P imin≤P i≤P gimax。

②P i不在不可运行区（振动区、汽蚀区）此外还要考虑电力系统对电厂要求的备用容量，上、下游水位限制及下游用水要求等。

2.2 AVG原理2.2.1 AVC设定的全厂无功AVC按实际母线电压与系统给定电压偏差对无功进行分配。

Q AVC= Q ACT-K f×△V- Q AVCQ AVC：全厂实发无功K f：调压系数（可分为正常调压系数和紧急调压系数）△V：电压偏差Q AVC：不参加AVC机组的实发无功总和2.2.2 AVC分配原则①与容量成比例原则n：参加AVC的机组数Q max：参加AVC的第i台机组的最大无功容量n∑Q imax：参加AVC机组的最大无功容量之和i=1Q i：AVC分配到第I台参加AVC机组的无功②按机组实发有功成丝原则P i：参加AVC的第i台机组的当前有功实发值n∑P i：参加AVC机组的当前有功实发值之和i=1Q i：AVC分配到第i台机组参加AVC机组的无功2.2.3 AVC约束条件①Q imin〈Q i〈Q imaxQ mini机组最小无功值Q max机组最大无值②功率因数在允许值范围内③满足最大转子电流，最大定子电流和定子电压限值2.2.4 机组无功分配的因素①无功功率的调整首先由调相运行的机组承担，剩余的部分由参加无功调节的机组分担。

②运行机组间的无功功率一般按机组承担无功负荷的能力成比例地分配。

③考虑各机组有功负荷的大小，按一定的功率因数分配机组的无功功率。

④当电厂的升压变压器带有有载调压抽头时，机组的无功功率的调整要与变压器的抽头调节相配合，一般在调整变压器抽头之前，应最大限度地利用发电机的电压调整范围。

⑤要考虑机组的最大和最小无功功率的限制。

第三章AGC的实现针对不同类型的水电厂，开发式水电厂计算机监控系统的AGC/AVC在功能上，工作方式上充分地考虑了各种电厂的情况，灵活、方便、容易实现。

3.1 AGC的功能3.1.1按负荷曲线方式控制全厂有功功率和系统频率由中调给定或由运行人员设定日负荷曲线，AGC以日负荷曲线当前小时的功率值做为全厂有功负荷的设定值，进行全厂有功控制和频率控制。

在系统频率正常的情况下：P AGCSET= P CURVESET－P AGCP AGC：不参加AGC机组的实发有功总和P CURVESET：负荷曲线设定的全厂总负荷在系统频率越过紧急调频区段时P AGCSET=P ACT＋K FE△f－P AGCP AGT：当有时刻全厂有功实发值△f：系统频率与标准频率的偏差K FE：紧急调频系数AGC按等微增纺原则或者按容量成比例分配原则将负荷分配至参加AGC的机组。

3.1.2按给定负荷方式控制全厂总有功负荷有时难以预测未来的负荷情况，不能提供日负荷曲线，通常是随时接收中调的负荷调度指令，调整总负荷，因此AGC提供给定全厂负荷的调节全厂有功方式。

AGC可以通过中调直接给定负荷或由运行人员接收中调负荷指令设置AGC画面的负荷，同样，AGC可以通过上述两种方式设定当前时刻全厂总负荷。

AGC控制的功率为：P AGC= P SET－P AGCP SET：给定的全厂总负荷P AGC：不参加AGC运行机组的实发总有功如果系统频率在这种运行方式下越过紧急频率的上/下限：P AGC= P AGT＋K FE△f－P AGCP ACT：当前时刻全厂实发有功K FE：紧急调频系数AGC按等微增率或者机组容量成比例分配原则进行机组间的负荷分配。

3.1.3调频功能对于某些调频电厂、开放式水电厂计算机监控系统考虑到这些电厂只进行调频的需要，设立调频功能，该功能随时监视母线频率，而不保证全厂总有功。

当频率超出正常调频区段时，AGC按K FE△f增减参加AGC机组的负荷，直至系统频率重新回到正常调频区段，或者参加AGC机组负荷到达当前水头下负荷上下限值为止。

频率正常区段可以由运行人员在AGC控制画面或数据库中设定。

当频率F于正常调频区段时P AGC= P SET－P AGC频率F越过正常调频区段时P AGC= P SET＋K FE△f－P AGC无论按何种原则分配负荷都考虑了避开不可运行区（振动区、汽蚀区），以保证机组安全运行。

3.1.4机组启停指导该功能可以根据给定全厂有功负荷曲线确定的全厂有功，计算在当前基础下应开/停机组台数，以及开/停机组号。

在AGC控制画面上，可以显示需开/停机组台数，以及在需开/停机组下方出现发电机符号，红表示开，绿表示需停。

机组的起/停指导应遵循的原则：①组效率②人工设定的优先数③机组停机/开机时间的长短，停机时间长的先开，开机时间长的先停。

④机组停机/开机总时间的长短，停机总时间长的先开，开机总时间长的先停。

⑤最短停机时30分钟，小于30分钟不得开机。

⑥机组在调频方式下不考虑停机3.2AGC功能切换①远方/当地当控制方式为“远方控制”时，当地值跟踪“远方值”。

②曲线/定值当控制方式为“曲线”时，给定负荷跟踪设定曲线的当前时刻值。

调频功能时，只有在系统频率处于正常频率区段时，才可以给定全厂负荷值，当系统频率越过正常调频上/下限时，给定全厂负荷或负荷曲线方式无效。

3.3AGC控制方式AGC工作方式可由运行人员在AGC控制画面上选择①投入/退出机组投入/退出、全厂投入/退出，无机组参加AGC时全厂AGC自动退出。

②远方/当地运行人员设置该工作方式为远方时，AGC负荷设定曲线及负荷给定值来源于中调，不受运行人员控制。