水電廠中自動發電控制措施淺析

曹梁

(國網新源富春江水力發電廠,浙江杭州 311504)

水電廠中自動發電控制措施淺析

曹梁

(國網新源富春江水力發電廠,浙江杭州 311504)

近年來,各個領域的電力需求不斷上漲,推動了我國水電廠的快速發展。水力發電不會排放污染物、發電成本較低,并且水是可再生資源,具有很高的勞動生產率。水電廠中自動發電控制是保障電網安全、穩定運行的重要措施,因此要根據水電廠發電的實際情況,全面掌握自動發電控制措施,實現水電廠的自動化發電,推動我國電力系統的可持續發展。本文簡要介紹了水電廠自動發電控制的任務和功能,分析了水電廠自動發電控制的基本結構和實現條件,闡述了水電廠中自動發電控制措施。

水電廠 自動發電 控制措施

1 水電廠自動發電控制的基本結構和實現條件

1.1 水電廠自動化控制系統的基本結構

水電廠自動化控制系統的基本結構包括計劃跟蹤、區域調節控制和機組控制。計劃跟蹤是根據水電廠的預定計劃，提供發電的基點功率，自動控制系統和水電廠的交換功率、機組經濟組合、非發電計劃以及負荷預測等息息相關。區域調節控制是根據區域的控制偏差進行校正，從而消除區域的控制偏差。水電廠自動發電控制系統采用的是控制回路調節機組，頻率偏差幾乎為0。水電廠一臺控制器可以同時控制多臺機組。水電廠自動發電控制系統將信號發送到控制器，然后再將信號分送到各臺機組。

水電廠自動發電控制可以分為發電組指令執行層和電網決策控制層，發電組指令執行層可以調節機組的控制回路，根據電網的電力需求，從而下達電力系統的控制命令。電網決策控制層一般在省調度中心或者大電網運行，通過SCADA軟件、終端通道和終端單元RTU采集實時的測量數據，如上下限功率、頻差、時差、機組頻率、頻率等，從而發送水電廠控制命令。

1.2 水電廠自動發電控制的實現條件

(1)制定合理的發電計劃。水電廠的負荷變化具有一定的規律性，可以分為脈沖分量、隨機分量和持續分量。針對電力系統隨機分量引起的頻率變化，水電廠發電機組隨時做出調整，被稱為一次調頻，同時還有一些發電機組用于調節脈沖分量，被稱為二次調頻。同時根據電力系統負荷持續分量的變化和水電廠的負荷變化曲線，安排機組的啟停，制定合理的發電計劃，滿足電力系統的功率平衡需求。如果水電廠的發電計劃不合理，出現較大的運行偏差，水電廠工作人員要根據水電廠運營的實際情況進行相應的調整。如果一次調頻效果不好，就要做好自動發電控制的二次調整。

(2)備用容量足夠。為了確保向終端用戶更好的供電并且保障供電質量，電力系統最大的發電機組總容量必須要大于總負荷，而這兩者之差就是備用容量。按照備用容量存在形式的不同，可以分為冷備用容量和熱備用容量，如果出現水電廠發電機組退出運行、發電機組減少出力、日負荷曲線出現預計誤差或者負荷變動等情況，熱備用容量必須要滿足電力系統頻率調整的需求。如果電網供電需求較大，可以采用工作人員拉閘的方式來維持電網周波。

(3)調頻廠條件。為了做好水電廠的二次調頻，足夠的可調容量是水電廠運行最基本的條件，水電廠處理的調整速度必須要滿足電力系統的負荷變化需求。根據水電廠的調頻需求，電力系統要選擇可以調節容量或者具備抽水蓄能的水電廠作為電力系統的調頻廠。

(4)自動化系統調度。監控系統和實時的數據采集是水電廠自動發電控制的根本基礎。水電廠調度中心的系統軟件不僅要完成自動發電控制，還要及時向發電機組發送調頻定值。

(5)水電廠的自動化條件。水電廠自動發電控制的技術要求非常高，為了確保水電廠的順利進行，可以使用水輪發電機組的調節器和計算機監控系統進行自動化調節。

2 水電廠中自動發電控制措施

2.1 調頻控制

水電廠作為電力系統的重要組成部分，要根據電網的運行情況，執行調頻任務。在電網的非調頻模式下，當電網的頻率偏差或頻率瞬時偏差的積分超過標準的設定值，將自動控制技術切換到水電廠的自動調頻模式，如果水電廠處于調頻模式，自動發電控制的機組負荷滿足當前水頭的上、下負荷限值，使水電廠維持在上、下負荷限值的運行狀態，這稱為水電廠頻率調整原則。

如果水電廠在電力系統中是獨立的調頻廠，并且有水電廠來計算電網區域控制誤差，那么水電廠可以采用恒定頻率控制方法。

2.2 功率控制

從本質上來講，水電廠自動發電控制是有功功率的分配和調節問題，因此功率控制是水電廠自動發電控制最重要、最根本的功能。根據水電廠和電網的運行控制要求，功率控制可以分為三種運行方式:水電廠負荷給定值、日負荷給定曲線以及瞬時電網負荷給定值，功率控制的三種運行方式的原理基本上是相同的，區別在于水電廠有功設定值的給定方式存在差異，根據水電廠不同的實際情況，采用不同的控制方式。

2.3 按給定水頭發電

按給定水頭發電是指根據航運、灌溉和電力系統等方面的要求，設定合適的水電廠水頭值，調節水電廠的水頭處理，在設定的水頭值狀態下運行，提高水電廠的發電質量和發電效率，最大程度地降低運行成本，獲取可觀的經濟效益。

水電廠的給定水頭值由工作人員手動輸入，當水電廠的實際水位處于給定水頭值所允許的誤差范圍內，在一定時間內水電廠機組處于恒定負荷運行狀態；當水位偏離了水電廠給定水頭值的誤差允許范圍時，可以按照給定水位值程序，立即調整水電廠機組出力，使水電廠的出庫流量和入庫流量保持平衡，在一定時間內保持機組的這種運行狀態，維持水電廠水位的平衡。

2.4 機組間功率經濟分配

機組功率經濟分配是根據電力調度中心或者操作員設定的電力設備實際運行情況、水電廠備用容量、總功率要求，自動計算水電廠機組間的經濟負荷分配計劃和最優機組組合，充分考慮到水電廠附屬設備和各臺機組的安全條件，在滿足水電廠各種限制條件和給定總功率的情況下，盡量減少水電廠的發電耗水量，并且要注意避開振動區，防止水電廠頻繁調整運行功率和頻繁起停機組設備。

3 結語

水電廠在我國電力系統發揮著非常重要的作用，根據水電廠的實際運行情況，優化和完善水電廠自動發電控制措施，有助于提高水電廠的發電效率，經濟分配各個機組的運行功率，全面提高水電廠的自動化控制水平。

[1]陳曉東.中小型水電廠自動發電控制技術的研究[D].重慶大學,2006.

曹梁(1972—),男,浙江杭州人,學歷:本科。