【摘要】阐述了本厂调度自动化运营所包含的内容，重点阐述了PI实时数据平台在实时监控中的应用及AGC性能的研究与提升。
【关键词】调度自动化 PI实时数据平台 实时监控 RTU AGC性能
随着科技的发展，电力系统进入了大规模的并网发电、高度自动控制的新时代，而用户对供电可靠性和供电质量的要求也日趋严格，这对经济调度、实时监控的水平要求越来越高，统一调度、分级管理、分层控制的模式，使调度自动化系统在发电生产中的任务越来越重要，发挥的作用也日益凸显。
一、发电厂调度自动化系统的任务
电力系统电厂端调度自动化就是对生产系统中的设备及其运行状态进行监控和调节，将实时信息进行采集、处理传送到省调、地调及本厂的SIS、MIS系统，同时传送省调下发的计划、调节指令，按计划调节机组负荷，保证电网电能质量，经济合理利用能源。调度自动化系统可以提高电厂生产的安全运行水平，通过实时数据的采集、处理、存储、传输，能够为生产调度、运行人员提供实时监控、调节数据，为相关领导及技术人员进行系统分析、预测未来发电量及机组的效益等提供详实可靠的数据依据，而当发生事故时调度员能及时掌握情况，迅速进行处置，防止事故扩大，减少损失。
二、调度自动化的组成部分及其功能
我厂调度自动化系统包括RTU、AGC、AVC、厂网互动平台、PMU、脱硫、热电联产和调度数据网，以PI系统做实时数据支撑平台。RTU 的基本功能是采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，如各发电机组及传输线路的有功、无功、电流、频率等实时值，即遥测量；各电气设备的开关状态遥信量；此外还负责接收和执行省调度控制中心发出的遥调、遥控命令。AGC（Automatic Generation Control）是自动发电控制，电厂AGC是按照一定的调节速率，在规定的机组出力范围内，实时调整发电出力，以满足电力系统频率和功率的控制要求。AVC（Automatic Voltage Control）自动电压控制系统，电厂AVC按照给定的目标条件和约束条件，实现电力系统电压的自动调节，以提高电力系统运行的经济性、可靠性和电压质量。调度数据网主要设备为两台H3C交换机、两台主、备路由器及防火墙、纵向认证加密装置及传输通道，为信息采集和执行子系统与调度控制中心提供了信息交换的桥梁。厂网动平台是由建立在Ⅱ区的ORACLE数据库服务器和WEB服务器组成，接收省调下发的滚动计划，我们在此基础上做了接口应用。PI实时数据平台是SIS的支撑平台，我们将与生产有关的几乎所有的实时信息接入PI数据库做了储存，并对相关数据做了统计或计算，建立了比较完善的数据仓库。利用PI的ProcessBook、Datalink等客户端工具，对储存的数据进行分析，为生产调度提供服务。热电联产、PMU、脱硫等都是负责采集、传输相关参数的子系统。
三、PI系统在调度自动化中的应用
建立了日内滚动计划监管平台。2010年电监会发布了《两个细则》，两个细则要求发电计划由原来的日前计划改为滚动计划，提前两小时下发，每15分钟下发一次，要求实时出力不能超出计划值的±2﹪，按照考核精神，整合了PI系统采集的实时数据及厂网互动平台的数据库，利用PI系统的客户端工具ProcessBook，在Ⅳ区绘制了日内滚动计划监管平台，如下图1所示，图中红色曲线为滚动计划，由厂网互动平台的ORACLE数据库读取；比绿色的实际出力曲线超前2个小时，上下两条黄色的曲线为超出计划值±2﹪的包络线，当机组按滚动计划模式运行时，实际出力的绿色曲线应该在上下两条包络线之间。
图的右侧显示的是每个时间点的实时值及重要的参数，在图象下方的表格中，显示了每15分钟下发的滚动计划值。各集控室值班人员根据这些计划值进行操作。从图中可以清楚地看到当前的实时出力曲线与滚动计划曲线的吻合情况，若出现偏差，可及时做出调整，对未来时间段的计划趋势也一目了然，大大地方便了调度、运行人员的工作，对实时监控所起的作用是其他电厂仅从EXCEL表中读一个个孤立的数值所不能比的。为了方便各生产领导及相关部室技术人员对生产运行状况的掌握，我们将监管平台发布在MIS区，这样只要在客户端安装了PI系统相关插件就可以看到。目前，华电集团正在所辖并网的电厂推广此方案。
图1
四、AGC性能提升
《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》中规定对装设AGC装置并且由相关电力调度机构AGC主站控制的机组，以参与系统ACE控制的程度进行区分，按调节深度和调节性能的乘积进行费用补偿。为了提高AGC性能，为公司争取更大的效益，我们调自人员尝试性地进行了《AGC性能提升》这一课题的研究。
着手的第一步就是利用PI系统存储的海量数据，对影响发电机组AGC性能的几个方面进行了反复的、大量的数据分析处理，对关键测点的走势图进行了比对分析，经过总结，2012年12月，定性了通道时延、有功误差、通道干扰和实时K值无法计算4个关键问题，正是围绕着这4个关键问题的逐步改进、完善，我们的AGC性能得到了阶段性提升。
有功功率是AGC判断生成的主要参数，所以向DCS侧传送的有功功率信号准确与否对AGC的调节至关重要。为此我们组织协调电气分场对#3-6机有功采集的二次回路进行了整改，并把所有的有功变送器进行统一校验，使有功误差保证在了0.25MW以内。
有功功率上传到省调才能约会电网实际负荷量生成新的AGC指令，有功功率是否能实时上传到省调，AGC指令是否能实时下发到DCS系统也是直接影响AGC性能指标的一个重要因素。理论上数据下发时延应该在12S以内，但经系统分析发现，经常会有超过30S的现象发生，为此，我们对上行的三条通道进行了测试分析，判断出优先级，然后联系省调对优先级进行了更改，保证了通道的最优化。
在AGC-R运行模式下，发电机组的AGC性能指标是以Kp值来计量的，而Kp值只有通过省调在第二天下发，我们才能知道前一天的AGC运行跟踪情况，在进行机组控制调节时，只能大概调试，等第二天出来结果后才知调试效果，所以根据各相关参数计算出Kp值是关键因素。为此我们增加了一套通道监控装置，利用通道监控装置采集上、下行通信的报文，通过解读这些报文所含的信息，可以计算出K1、K2，K3，进而计算出Kp值。AGC指令是电网调度实时控制系统中经过负荷预测的调度计划， 并在实际运行中根据当前负荷需求和电网频率稳定的要求， 每8s运算一次当前被控机组的设定功率。它是由基本负荷分量和调节分量组成。基本负荷分量是在短期预测基础上制定的日负荷发电计划中包含的基本发电量； 调节分量是指超短期负荷系统， 对当前负荷变化情况运算预测出的下一时间段要求改变的系统负荷调节量。
利用PI的客户端工具PROCESSBook我们对RTU侧接收到的AGC指令值与DCS侧AGC做了比对如图2：
图2
从图中我们可以看到本应是重合的两条曲线却存在明显的非线性误差， 仅对这种情况，我们对指令回路进行了整改，使AGC幅值平均误差由0.56MW调整到了0.1MW，指令线性也得到了很大改善，见图3：
图3
通过一次次的修改方案、解决问题，终于在今年7月份完成了AGC通道监控及并网服务系统的安装调度工作，完成了实时K值的计算，为AGC性能优化提供了监管调度平台如图4：
图4
为了让公司生产相关人员都可以看到AGC运行情况，我们将并网服务系统数据转发到PI系统并进行了开发工作，并作出了数据报表。
根据省调的日前Kp值并结合实时Kp值，我们就会对今天的AGC运行情况有了具体的了解，如8月2 号的Kp值为2.29，8月3号上午与热工协调完成了#3机AGC-R模式的调试工作后，省调于次日下发的8月3号Kp值为2.42，效果显著；8月9号利用并网服务系统，对#5机二次回路及AGC指令回路改造后，原来每天都有的实时出力越限现象得以消除；8月22号，利用并网服务系统对#4机AGC-R模式进行调试，调整精度K2值达到1.155，创历史最高。由此可见，我们的AGC性能优化已取得了初步的成效。
PI系统是不同于关系数据库的时间序列数据库。其保存数据的时间精度可达微秒级，具有智能和开放的结构、高效的存储方式。利用PI存储的大量历史数据及相关统计、计算值，通过PI的工具进行展示、回放，对数据分析、事故预警、故障诊断等都能提供可靠的数据支持。随着电力系统对调度自动化技术要求的不断提高，PI的应用面也会不断扩展，基于PI的SIS系统在以后的生产运行中也将发挥更大的作用。