朱長云

水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)分析

朱長云

（信陽市鲇魚山水庫管理局綜合經(jīng)營管理站 河南省信陽市商城縣 465350）

保障電網(wǎng)穩(wěn)定并安全運行的重要措施就是水電站自動發(fā)電控制，所以要結(jié)合實際水電站發(fā)電情況，采取有效的水電站發(fā)電控制措施，以便實現(xiàn)自動化水電站的發(fā)電，促進我國電力系統(tǒng)以及水電站的可持續(xù)健康發(fā)展。本文主要介紹水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)的基本功能與任務(wù)，并探討水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)的控制措施、實現(xiàn)條件以及基本結(jié)構(gòu)。

水電站；自動發(fā)電；控制系統(tǒng)

1 水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)的基本概述分析

水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)主要是按照預(yù)定的要求與條件，采用自動、經(jīng)濟并快速的方法來對水電站有功功率進行控制，以便滿足電力系統(tǒng)的基本運行需求。

水電站自動發(fā)電控制功能主要是根據(jù)全站系統(tǒng)目標值或者總有功給定值來計算分配全站的有功功率，在分配時主要根據(jù)耗水量微倍率來進行，當水電站機組存在相同的倍增率時，可以按照機組容量來進行有功功率的分配。為了保證可以合理的分配機組負荷，還需要結(jié)合運行限制條件來檢驗機組負荷分配值的合理性。而實際運行限制條件就是機組在震動區(qū)或者汽蝕等不可運行區(qū)域下機組水頭下的出力限值。在保證電力系統(tǒng)以及水電站運行安全的條件下，水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)的運行還要結(jié)合經(jīng)濟性原則，以便確定運行機組、運行臺數(shù)的優(yōu)化組合，確保機組在運行過程中可以合理的安排啟用、停止工程，從而對全站系統(tǒng)頻率變化以及有功功率作出及時并準確的反應(yīng)，滿足電力系統(tǒng)運行的基本要求。

2 水電站自動發(fā)電控制技術(shù)應(yīng)用的基本條件

2.1 科學制定水電站生產(chǎn)技術(shù)

水電站不像火力發(fā)電站一樣只需要儲備足量的煤炭資源即可滿足電力生產(chǎn)需求的功率負荷，水電站的負荷功率相關(guān)于水力資源的充足性與否。也就是水電站自動發(fā)電控制功率負荷并不是一成不變的恒定值，而是基于實際情況呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。若是可以分析每年水電站的電力生產(chǎn)功率負荷大小，還可以實現(xiàn)合理調(diào)頻的目標，一次調(diào)頻有時并不能滿足水電站的電力生產(chǎn)需求，因此可能需要多次進行調(diào)頻處理。

2.2 儲備足夠備用容量

電力生產(chǎn)需要大量備用功率，倘若水電站備用功率不足的話還會導致電力生產(chǎn)效率比較低。一些小型或中型水電站若是沒有足夠的備用容量時會導致電力無法生產(chǎn)，因此出現(xiàn)供電緊張現(xiàn)象，在調(diào)節(jié)時還需要拉閘限電來完成。水電站發(fā)電控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是要儲備足夠的備用容量并合理規(guī)劃電力生產(chǎn)需求。

2.3 水電站自動化發(fā)電控制的條件

目前水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)將電力生產(chǎn)調(diào)頻作為控制方式，以便達到最優(yōu)電力的生產(chǎn)數(shù)量。水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)可以對每臺發(fā)電機的功率進行有效的調(diào)節(jié)，將調(diào)節(jié)后的分量輸送到水電站控制器當中，就可以實現(xiàn)有效功率的自動控制。水電站機組還可以將自動控制的結(jié)果傳送到水電站調(diào)節(jié)機組，以便將頻率的偏差及時糾正與調(diào)節(jié)，并結(jié)果反復多次的甜品作業(yè)來實現(xiàn)電力最優(yōu)生產(chǎn)的目標。

3 水電站自動發(fā)電控制的結(jié)構(gòu)分析

水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括機組控制、區(qū)域調(diào)節(jié)控制以及計劃跟蹤等。水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)的計劃跟蹤就是依照水電站的預(yù)定計劃，來科學提供自動發(fā)電所需要的功率。水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)密切相關(guān)于水電站的負荷預(yù)測、非發(fā)電計劃、機組經(jīng)濟組合、交換功率等。而系統(tǒng)區(qū)域調(diào)節(jié)控制就是依照區(qū)域的控制偏差來及時做好校正工作，以便將區(qū)域控制偏差準確消除掉。一般控制回路調(diào)節(jié)機組是水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的機組，幾乎不存在調(diào)節(jié)的頻率偏差。通過一臺控制器就可以同時控制水電站多臺機組，系統(tǒng)將信號傳輸?shù)娇刂破鳟斨校缓罂刂破鲗⑿盘栞d分配傳輸?shù)礁鱾€機組當中。

電網(wǎng)決策控制層與發(fā)電組指令執(zhí)行層構(gòu)成了水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)，執(zhí)行層可以依照電網(wǎng)實際電力需求來調(diào)節(jié)機組的控制回路，并將電力系統(tǒng)控制命令及時下達到各機組。而控制層一般在大電網(wǎng)或省調(diào)度中心運行，結(jié)合終端單元RTU、終端通道以及SCADA軟件來實時采集例如頻率、機組頻率、時差、頻差、下限功率等測量數(shù)據(jù)，以便及時將水電站控制命令發(fā)送出去。

4 水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)的實施措施

4.1 控制功率

水電站自動發(fā)電控制從本質(zhì)上來看就是調(diào)節(jié)與分配有功功率問題。所以水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)最根本也是最重要的功能就是要實現(xiàn)功率的自動控制。結(jié)合電網(wǎng)與水電站的運行控制要求可以將功率控制劃分為3種運行方式，分別為瞬時電網(wǎng)負荷給定值、日負荷給定曲線以及水電站負荷給定值，這3種功率控制的運行方式有著相同的運行原理，關(guān)鍵的區(qū)別就是水電站給定有功設(shè)定值的方式不同，所以可以結(jié)合水電站具體設(shè)計運行與生產(chǎn)的情況來采取合適的功率控制方式。

4.2 控制調(diào)頻

電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分就是水電站，水電站主要是按照電網(wǎng)運行的具體情況來進行調(diào)頻任務(wù)的執(zhí)行。當電網(wǎng)運行處于非調(diào)頻模式下的情況下，若是電網(wǎng)的頻率瞬時偏差或頻率偏差積分超過設(shè)定的標準值時，可以結(jié)合自動控制技術(shù)來將水電站更換到自動調(diào)頻控制模式。若是水電站本身就位于調(diào)頻模式下，水電站自動發(fā)電控制機組負荷與當前水頭的下負荷與上負荷限制一致并滿足，那么就可以使水電站維持在下負荷與上負荷限制的運行狀態(tài)下，這也是我國水電站控制調(diào)頻措施應(yīng)用的主要依據(jù)。

若是電力系統(tǒng)中的水電站屬于獨立調(diào)頻站時，那么可以由水電站來對電網(wǎng)區(qū)域的控制誤差進行計算，而此時水電站可以采用恒定頻率控制方法來對頻率進行調(diào)整與控制。

4.3 合理并經(jīng)濟的分配機組間功率

水電站機組功率的經(jīng)濟分配主要是按照操作員或者電力調(diào)度中心設(shè)定的總功率、水電站備用容量、電力設(shè)備實際運行情況要求進行，將水電站機組間的最優(yōu)機組組合以及經(jīng)濟負荷分配計劃自動計算出來，還要充分并全面的考慮各臺機組與水電站附屬設(shè)備的安全條件，在滿足水電站給定總功率以及各種限制條件的情況下，實現(xiàn)水電站發(fā)電耗水量的盡可能減少，同時還要繞開水電站的震動區(qū)，避免水電站頻繁的調(diào)整啟停機組設(shè)備以及運行功率，確保水電站自動發(fā)電控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定與正常運行。

4.4 發(fā)電時按照給定水頭進行

根據(jù)給定的水頭來進行水電站的發(fā)電實際上就是按照電力系統(tǒng)、灌溉以及航運等方面的實際要求，來對水電站進行合適水頭值的設(shè)定。將水電站的水頭調(diào)節(jié)處理好，在水頭值原有設(shè)定狀態(tài)下正常運行，以便提高水電站自動發(fā)電的效率與質(zhì)量，縮減水電站自動發(fā)電運行的費用與成本，提高水電站運行的經(jīng)濟利益與效益。

水電站主要由工作人員手動輸入給定的水頭值，當實際水電站水位在給定水頭值設(shè)定的允許誤差范圍內(nèi)情況下，水電站各機組的運行在一定時間段內(nèi)可以處于恒定負荷狀態(tài)。當實際水電站水位超過給定水頭值設(shè)定的允許誤差范圍時，需要結(jié)合給定水位值的設(shè)定程序來將水電站機組處理進行調(diào)整，以便將水電站的入庫流量與出庫流量保持在平衡狀態(tài)下，維持水電站各機組運行的平整與穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)束語

總而言之，如今我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展速度不斷加快，因而社會各行各業(yè)對電力的需求不斷上升，這在某種程度上促進了我國水電站的發(fā)展，也推動了自動發(fā)電控制系統(tǒng)在水電站中的應(yīng)用。水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價值與優(yōu)勢，而結(jié)合水力來進行電力系統(tǒng)的發(fā)電不僅可以縮減發(fā)電成本，還不會排放污染物，具有較高的綠化環(huán)保效果。另外水資源屬于可再生資源，因此水電站的自動發(fā)電控制具有較高的勞動生產(chǎn)率，在一定程度上促進了我國社會主義的建設(shè)與發(fā)展，因此研究水電站自動發(fā)電控制系統(tǒng)與技術(shù)具有重要作用與意義。

[1]單東霞.自動發(fā)電控制系統(tǒng)在小型水電站的應(yīng)用研究[J].湘潭大學，2012，01（12）：20～21.

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TV736

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1004-7344（2016）33-0169-02

2016-10-22

朱長云（1979-），女，助理工程師，主要從事水利發(fā)電方面管理工作。