水電站自動發電控制系統分析

朱長云

水電站自動發電控制系統分析

朱長云

（信陽市鲇魚山水庫管理局綜合經營管理站 河南省信陽市商城縣 465350）

保障電網穩定并安全運行的重要措施就是水電站自動發電控制，所以要結合實際水電站發電情況，采取有效的水電站發電控制措施，以便實現自動化水電站的發電，促進我國電力系統以及水電站的可持續健康發展。本文主要介紹水電站自動發電控制系統的基本功能與任務，并探討水電站自動發電控制系統的控制措施、實現條件以及基本結構。

水電站；自動發電；控制系統

1 水電站自動發電控制系統的基本概述分析

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

水電站自動發電控制功能主要是根據全站系統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或者汽蝕等不可運行區域下機組水頭下的出力限值。在保證電力系統以及水電站運行安全的條件下，水電站自動發電控制系統的運行還要結合經濟性原則，以便確定運行機組、運行臺數的優化組合，確保機組在運行過程中可以合理的安排啟用、停止工程，從而對全站系統頻率變化以及有功功率作出及時并準確的反應，滿足電力系統運行的基本要求。

2 水電站自動發電控制技術應用的基本條件

2.1 科學制定水電站生產技術

水電站不像火力發電站一樣只需要儲備足量的煤炭資源即可滿足電力生產需求的功率負荷，水電站的負荷功率相關于水力資源的充足性與否。也就是水電站自動發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出一定的規律性。若是可以分析每年水電站的電力生產功率負荷大小，還可以實現合理調頻的目標，一次調頻有時并不能滿足水電站的電力生產需求，因此可能需要多次進行調頻處理。

2.2 儲備足夠備用容量

電力生產需要大量備用功率，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，因此出現供電緊張現象，在調節時還需要拉閘限電來完成。水電站發電控制的關鍵環節就是要儲備足夠的備用容量并合理規劃電力生產需求。

2.3 水電站自動化發電控制的條件

目前水電站自動發電控制系統將電力生產調頻作為控制方式，以便達到最優電力的生產數量。水電站自動發電控制系統可以對每臺發電機的功率進行有效的調節，將調節后的分量輸送到水電站控制器當中，就可以實現有效功率的自動控制。水電站機組還可以將自動控制的結果傳送到水電站調節機組，以便將頻率的偏差及時糾正與調節，并結果反復多次的甜品作業來實現電力最優生產的目標。

3 水電站自動發電控制的結構分析

水電站自動發電控制系統的結構主要包括機組控制、區域調節控制以及計劃跟蹤等。水電站自動發電控制系統的計劃跟蹤就是依照水電站的預定計劃，來科學提供自動發電所需要的功率。水電站自動發電控制系統密切相關于水電站的負荷預測、非發電計劃、機組經濟組合、交換功率等。而系統區域調節控制就是依照區域的控制偏差來及時做好校正工作，以便將區域控制偏差準確消除掉。一般控制回路調節機組是水電站自動發電控制系統應用最廣泛的機組，幾乎不存在調節的頻率偏差。通過一臺控制器就可以同時控制水電站多臺機組，系統將信號傳輸到控制器當中，然后控制器將信號載分配傳輸到各個機組當中。

電網決策控制層與發電組指令執行層構成了水電站自動發電控制系統，執行層可以依照電網實際電力需求來調節機組的控制回路，并將電力系統控制命令及時下達到各機組。而控制層一般在大電網或省調度中心運行，結合終端單元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、下限功率等測量數據，以便及時將水電站控制命令發送出去。

4 水電站自動發電控制系統的實施措施

4.1 控制功率

水電站自動發電控制從本質上來看就是調節與分配有功功率問題。所以水電站自動發電控制系統最根本也是最重要的功能就是要實現功率的自動控制。結合電網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，關鍵的區別就是水電站給定有功設定值的方式不同，所以可以結合水電站具體設計運行與生產的情況來采取合適的功率控制方式。

4.2 控制調頻

電力系統的關鍵組成部分就是水電站，水電站主要是按照電網運行的具體情況來進行調頻任務的執行。當電網運行處于非調頻模式下的情況下，若是電網的頻率瞬時偏差或頻率偏差積分超過設定的標準值時，可以結合自動控制技術來將水電站更換到自動調頻控制模式。若是水電站本身就位于調頻模式下，水電站自動發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下，這也是我國水電站控制調頻措施應用的主要依據。

若是電力系統中的水電站屬于獨立調頻站時，那么可以由水電站來對電網區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整與控制。

4.3 合理并經濟的分配機組間功率

水電站機組功率的經濟分配主要是按照操作員或者電力調度中心設定的總功率、水電站備用容量、電力設備實際運行情況要求進行，將水電站機組間的最優機組組合以及經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，實現水電站發電耗水量的盡可能減少，同時還要繞開水電站的震動區，避免水電站頻繁的調整啟停機組設備以及運行功率，確保水電站自動發電控制下系統的穩定與正常運行。

4.4 發電時按照給定水頭進行

根據給定的水頭來進行水電站的發電實際上就是按照電力系統、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定。將水電站的水頭調節處理好，在水頭值原有設定狀態下正常運行，以便提高水電站自動發電的效率與質量，縮減水電站自動發電運行的費用與成本，提高水電站運行的經濟利益與效益。

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定的允許誤差范圍內情況下，水電站各機組的運行在一定時間段內可以處于恒定負荷狀態。當實際水電站水位超過給定水頭值設定的允許誤差范圍時，需要結合給定水位值的設定程序來將水電站機組處理進行調整，以便將水電站的入庫流量與出庫流量保持在平衡狀態下，維持水電站各機組運行的平整與穩定狀態。

5 結束語

總而言之，如今我國經濟建設的發展速度不斷加快，因而社會各行各業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展，也推動了自動發電控制系統在水電站中的應用。水電站自動發電控制系統具有較高的應用價值與優勢，而結合水力來進行電力系統的發電不僅可以縮減發電成本，還不會排放污染物，具有較高的綠化環保效果。另外水資源屬于可再生資源，因此水電站的自動發電控制具有較高的勞動生產率，在一定程度上促進了我國社會主義的建設與發展，因此研究水電站自動發電控制系統與技術具有重要作用與意義。

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

[2]凌勝軍，馮廷琳，郭大安.水電站油壓裝置控制系統故障分析與處理[J].電氣自動化，2012，06（9）：22～25.

[3]馬 波.淺析水電站自動發電控制技術[J].科學導報，2014，01（7）：12～13.

TV736

A

1004-7344（2016）33-0169-02

2016-10-22

朱長云（1979-），女，助理工程師，主要從事水利發電方面管理工作。