論水電站機組對電力系統沖擊負荷的跟蹤調節

郭藍彬

摘 ?要：基于水電站機組對電力系統沖擊負荷的跟蹤調節為核心進行研究，其內容包含：沖擊負荷調節系統的基本原理、機組有功功率調節系統的液壓放大環節對跟蹤調節造成的影響、機組壓力過水系統水錘效應對跟蹤調節造成的影響、沖擊負荷的跟蹤調節系統有效運用等，通過對以上內容的分析，希望能為相關人士提供些許參考。

關鍵詞：水電站機組;電力系統;沖擊負荷;跟蹤調節

中圖分類號：TV74 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）32-0052-02

Abstract： Based on the research on the tracking regulation of the impact load of the hydropower station unit to the power system， its contents include： the basic principle of the impact load regulation system， the influence of the hydraulic amplification link of the unit active power regulation system on the tracking regulation， the influence of the water hammer effect of the unit pressure over water system on the tracking regulation， the effective application of the impact load tracking regulation system， etc. Through the analysis of the above contents， it is supposed to provide some reference for the relevant people.

Keywords： hydropower station unit; power system; impact load; tracking regulation

眾所周知，水電站機組的組成部分，其內容主要包含：水輪機組、水輪發電機、水輪機調節等重要發電組件，而且在電力系統當中，其中的用電設備還被人們稱之為電力系統負荷。與此同時，負荷曲線還會跟隨電力系統負荷的不斷改變，出現不同層次的轉變，目前在實際工作中最常見的負荷曲線，分別是：日、月、年。此外，常見的沖擊負荷表現形式分別是周期性和非周期性兩種，但是在實際負荷應用的過程中，若是遭遇到最大負荷的話，其整體時間是比較短的，而且相對應的峰值也會呈現出平均負荷的數倍或數十倍等。對此，針對水電站機組對電力系統沖擊負荷的跟蹤調節，展開以下分析。

1 沖擊負荷調節系統的基本原理

一般情況下，發電機的有功功率會在電力系統運行的過程中發生變化，產生這一現象的核心因素是因為自動跟蹤系統發生的沖擊負荷變化，從而針對有功功率變化造成影響，但是系統頻率不會在此過程中，遭受到任何方面的沖擊負荷影響。除此之外，在實際工作中，還會因為伴隨自動調節原理的運用，當其處于W（s）=1時，其調節系統的數值或其他信息也會跟隨其變化出現變動[1]。也就是說，要想實現水電站機組的有功功率，對電力系統沖擊負荷的跟蹤調節深入分析，就需要在讓水電站機組能在工作中接受沖擊負荷的有效控制，進而促使有功功率的調節系統傳遞函數處于穩定狀態下，也就是函數W（s）=1。但若是在水電站機組的運行系統中運用DT電氣液壓調速器，那么水電站機組有關有功功率調節的傳遞函數，可以通過以下形式進行表達，如式1所示。

由此可見，人員若只是憑借水電站機組的調速器有功功率進行調節系統，不僅無法實現機組有功功率對給定功率的跟蹤調節，還會讓其呈現單一的調節方式。基于此，為能充分發揮水電站機組的運行效率，還應當在此基礎上增加其他相關環節，如：加裝輸入為沖擊負荷訊號的跟蹤調節裝置等，促使其能正常傳遞函數，以此來確保水電站機組有功功率的正常運行，并保證水電站機組能在沖擊負荷的跟蹤調節下，滿足科學、合理的供電需求[2]。對此，在傳遞函數W（s）=1的時候，水電站機組的有功功率會一直處于平衡的狀態下，雖然有功功率會處于穩定狀態下，但是沖擊負荷也會伴隨有功功率的變化出現變化，其主要函數方程為式（2）所示。

根據上列函數方程可得出，在此函數方程中需要高度重視其函數不同數值的變化。主要體現在以下幾個方面：第一，當（1-TWs）發生變化的時候，其跟蹤裝置無法發揮其函數的有效性;第二，當TWs發生變化的時候，其跟蹤函數的變化速度，只會在小于某一數值的情況下，才能發揮其函數的有效性;第三，當K1K2發生變化的時候，相對應的沖擊負荷也會跟隨數值的改變出現變化。所以，人員在進行沖擊負荷的跟蹤調節時，只有注重以上三點內容，才能充分發揮函數沖擊負荷的有效性，最終有效降低電力系統在運行期間出現的偏差問題[3]。

2 機組有功功率調節系統的液壓放大環節對跟蹤調節造成的影響

眾所周知，水電站機組當中的水輪機調節，其調節系統的液壓放大環節輸出，不能直接超過某一特定的變化速度。所以，當工作人員在液壓放大環節中開展試驗和操作作業時，只有保證其實際變化沒有高于水電站機組的運行功率就可以。對此，針對機組有功功率調節系統的液壓放大環節對跟蹤調節造成的影響，展開較為深入的分析。當其實際的放大器處于限制工作時，其等效傳遞函數，可以以式（3）的形式進行呈現。

根據上述內容可清晰看出，在該公式中，其中的K1K2（>或=）T、K3=1，則W1（s）=1，則輸出數值也會出現相應的改變。總而言之，工作人員在進行速度限制線控制的時候，需要在實際工作中高度重視其最大功率的變化速度跟蹤，是否具有有效性特點，從而實現沖擊負荷的有效性[4]。

3 機組壓力過水系統水錘效應對跟蹤調節造成的影響

論水電站機組對電力系統沖擊負荷的跟蹤調節，除了需要對機組有功功率調節系統的液壓放大環節，對跟蹤調節造成的影響加大研究力度以外，還應當從：正常反調功率時，跟蹤裝置的傳遞函數;減少反調功率時，跟蹤裝置的傳遞函數兩個方面，對機組壓力過水系統水錘效應對跟蹤調節造成的影響，展開較為深入的分析。第一，針對正常反調功率時，跟蹤裝置的傳遞函數進行分析。在正常工作期間，其電力系統的運行是不需要降低水電站機組功率跟蹤調節過程中的功率反調的，其核心點在于充分考慮水電站機組功率，能夠以最大速度跟蹤調節階躍的沖擊負荷。但在此過程中，可以把壓力過水系統當作慣性環節考慮內容，其跟蹤裝置中和此部分相對應的傳遞函數為1+0.5TWs，但當1+0.5TWs出現變化的時候，其相應的跟蹤裝置函數表示為式（4）。

第二，針對減少反調功率時，跟蹤裝置的傳遞函數進行分析。處于此背景下的工作狀態，其電站和沖擊負荷連接的輸電線和輸送功率，其數值處于最大變化范圍是有限的，那么當水電站機組的運行狀態處于最大功率時，其沖擊負荷的反調功能是不理想的。或者是說水電站機組的實際調速系統，在最開始的時候就處于最大功率的工作狀態時，其跟蹤調節的過程就會出現相應的下降，其傳遞函數表示為式（5）。

其中式（6）為跟蹤裝置的傳遞函數。那么在此狀態下，其水錘效應的運行也會跟隨機組功率的改變，針對沖擊負荷跟蹤問題的變化從而發生相應的改變，但實際情況卻是，其系統的沖擊負荷在運行中，可以依照跟蹤調節裝置的機組功率運行狀態實現調節，從而實現機組功率的與沖擊負荷的跟蹤調節達到最佳。

4 沖擊負荷的跟蹤調節系統有效運用

依照電力系統承受沖擊負荷時的相關情況可得出，在負荷分配的階段，會存有電機間功率交換和系統的振蕩問題，在一定層次上威脅了電網的安全運行，同時也代表水電站機組的調節方式存在不足之處。那么在調節的過程中，特別是在負荷變化時期，電網頻率并沒有發生較大改變，要想在機組運行中合理分配功率，則是需要保證機組的功率能迅速成為預定值，從而減少各個機組之間的功率交換和電力系統的潮流波動。在水電站機組中運用電力系統沖擊負荷的跟蹤調節，還能在提高電力系統運行安全性的基礎上，減小系統的頻率波動。由此可見，在實際工作中，要想在某個水電站機組中裝設沖擊負荷裝置跟蹤調節系統，則是需要相關工作人員能夠根據相關設計方案，有效降低反調措施管理和控制，以此來實現跟蹤調節系統的有效運行。對此，針對沖擊負荷的跟蹤調節系統有效運用，展開以下分析。第一，在實驗中應當運用跟蹤調節和不采用跟蹤調節的兩種跟蹤調節方式，然后針對該系統的動態過程進行參數記錄。促使水電站機組能在進行沖擊負荷跟蹤調節后，其沖擊負荷針對電力系統的有功功率的最大偏差進行相應的下降，并保證其頻率的偏差積分也能得到有效降低。

5 結束語

綜上所述，一般情況下，當水電站機組處于運行狀態下時，其沖擊負荷的有效應用，會對電力系統的周期性運行頻率極其重要，同時還是促進電力系統安全運行和客戶正常供電的基礎保障。對此，為有效解決沖擊負荷出現的供電問題，應當運用增加電力系統發電機容量或裝設沖擊負荷火電機組的方式，組織開展有效的跟蹤調節，促使其能適應供電負荷。

參考文獻：

[1]周懷生.探討水電站水輪發電機組運行中甩負荷危害及應對措施[J].智能城市，2019，5（11）：171-172.

[2]傅國斌，趙世昌，肖明，等.某水電站3號發電機電力系統穩定器參數整定試驗分析[J].青海電力，2018，37（1）：24-27，35.

[3]郝輝，艾遠高.巨型水電機組調速系統故障智能診斷方法探究[J].水電站機電技術，2019，42（12）：54-56.

[4]劉進波.水電站發電機組常見故障與預防措施[J].電力系統裝備，2018（5）：151-152.