單振動區小水電集群后運行范圍研究

文賢馗，高曉光

（貴州電網有限責任公司電力科學研究院，貴州貴陽550002）

單振動區小水電集群后運行范圍研究

文賢馗，高曉光

（貴州電網有限責任公司電力科學研究院，貴州貴陽550002）

小水電集群控制后可提高綜合管理水平，但是帶來了振動區計算繁瑣且工作量大的問題，通過對單振動區小水電集群后進行分析，找出類似機組的適用范圍，推導出小水電集群后振動區上下限計算方法，以及是否能夠全容量連續調節的判定方法，并進行實例計算。

振動區；小水電集群；運行范圍；計算判定

0 引言

我國是世界上小水電資源最為豐富的國家之一，然而，小型水電站一般地處偏遠山區，同一流域內往往有多座水電站構成梯級小型水電站群，各電站間缺乏協調運行管理。對流域內中小型水電站群進行集中調度和控制不僅可以有效降低投資成本，還能進行經濟調度，提高水電站群的綜合管理水平，發揮水電站群聯合優化調度的優勢[1]。

水電機組偏離設計工況運行時會引發機組振動，這種運行工況常稱為“振動區”，水輪發電機組的振動不但會影響水輪機的正常工作，加大水輪葉片的損耗，甚至會造成機組機械部分和廠房的損壞，因此要避免水輪機組運行在振動區[2]。

小水電集群后通過對各小水電的發電出力進行組合，可以形成小水電集群的振動區。目前采用的方法是每個水電機組任選一個運行區域，與其他機組的運行區域作區間數之間的加法運算，計算所得若干個運行區域取并集運算，為集群后運行范圍[3]，計算繁瑣且工作量大，實際運行中較難進行計算，一般采用先進行調節功率分配，在判斷是否在單臺機組的振動區內，如在振動區內就再次進行分配[4]，增加了系統分配計算時間，缺乏預判性。

1 小水電集群系統

對同一流域或地理環境接近的n臺單振動區小水電進行集群控制，其容量為所有小水電容量之和，見圖1。

圖1 小水電集群運行范圍圖

其中：w1為第一臺機組的額定容量；w12為第一臺機組的振動區上限；w11為第一臺機組的振動區下限。

w2為第二臺機組的額定容量；w22為第二臺機組的振動區上限；w21為第二臺機組的振動區下限。

wn為第n臺機組的額定容量；wn2為第n臺機組的振動區上限；wn1為第n臺機組的振動區下限。

其中：第i臺機組的振動區為：（wi1，wi2）。其運行范圍為：（0，wi1）U（wi2，wi），當振動區下限為0（如w2），其運行范圍為（wi2，wi）。

2 適用范圍

通過分析發現，如機組容量和振動區相差較大，就可能造成機組集群后振動區不止一個，其計算方法較為復雜，為此，要進行小水電是否是類似機組的判斷：

唐飛霄點點頭，繼續道：“實不相瞞，此人姓唐名玉煙，乃我唐門舊任弟子。此人離經叛道，背棄師門，為天理所不容。小生奉門主之命欲行緝拿，還望大師能夠將其交予小生，小生感激不盡！”

min（wi-wi1）——最小機組容量與振動區下限的差值，MW；

max（wi2）——即所有機組振動區上限的最大值，MW。

即所有機組的振動區下限值之和加上最小機組容量與振動區下限的差值，要大于所有機組振動區上限的最大值。這樣可以保證小水電集群后的振動區不大于一個，適用以下運行范圍計算及判定方法。

3 運行范圍計算及評定方法

3.1 運行范圍計算方法

因小水電集群后在零到各振動區下限功率期間都是可以連續調節的，因此集群后的振動區下限為：

小水電集群后振動區的上限為所有機組振動區上限的最小值min（wi2）。

3.2 運行范圍評定方法

判斷其小水電群是否能夠全容量連續調節的條件是：

特殊情況，如所有小水電機組的振動區下限均為0，即可直接判定：小水電集群不能夠全容量連續調節。

4 實例計算

以貴州省六盤水地區烏都河、金獅子2個水電站集群為例進行計算，電站情況如表1：

表1 示范電站信息

4.1 運行工況1（4臺機組運行）

計算過程見表2：

表2 運行工況1計算表

4.2 運行工況2（每個小水電站運行1臺機組）

計算過程見表3：

表3 運行工況2計算表

5 結語

對單振動區小水電集群后特性進行分析后，找出類似機組的適用范圍，推導出小水電集群后振動區上下限計算方法，以及是否能夠全容量連續調節的判定方法，通過實例計算證明，該方法能夠避免現有方法計算繁瑣且工作量大等缺點，并易于實現軟件編程。

[1]王鑫,王亦寧,謝傳萍，等.小型水電站集群控制的探討[J].水電自動化與大壩監測,2011,35(1):10-13.

[2]陳飛翔,蒲瑜,逯俊杰，等.二灘水輪發電機組振動區運行工況分析[J].水電自動化與大壩監測,2012,36(1):43-45.

[3]李樹山,李崇浩,唐紅兵,等.多振動區水電站短期調峰負荷分配方法[J].南方電網技術,2015,9(8):77-80.

[4]吳正義,張雪桂,汪軍,等.清江梯級水電廠AGC的工程實現[J].水電自動化與大壩監測,2002,26(2):5-8.

TM612

A

1672-5387（2017）04-0073-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.04.022

2017-02-09

國家科技支撐計劃資助項目（2013BAA02B02）；貴州省科技重大專項資助項目（黔科合重大專項字[2014]6022）。

文賢馗（1972-），男，教授級高級工程師，研究方向：新能源發電、機網協調等。