含小水電并網的多區域互聯電網自動發電控制
——評《小水電實用控制電路詳解》

牛 瑞，袁曉蕾

方大千，諸葛建綱等編著化學工業出版社出版

近年來，我國不斷完善電網系統，很多山區的小水電開始被并入國家配電網，但是小水電本身的荷載能力不足，大量并網后配電網的安全運行受到影響，為提高小水電并網后的運行效率，人們開始研究含小水電并網后的多區域互聯電網自動發電控制問題。本文參考《小水電實用控制電路詳解》一書，對小水電的電路運行與控制進行介紹，為并網后電網如何實現自動發電控制提供參考。

該書共八個章節：第一章為水輪發電機并列運行及控制電路；第二章為小水電保護電路；第三章為發電機勵磁電路，介紹基礎電子電路與晶閘管保護電路；第四章介紹繼電器、接觸器控制電路；第五章介紹滅磁開關、操動機構控制電路；第六章對小水電站的照明電路、電動機控制電路進行說明；第七章為顯示、報警電路，包括信號燈、音樂與語言集成電路；第八章介紹測量電路，對電壓、電流以及電能、功率等測量電路展開詳細闡述。

自動發電控制是指電網利用調度監控計算機、終端設備、發電機組等裝置，對其出力情況、發電效率進行監測、調整的系統。現今很多小水電、風電等新能源被大規模接入電網，但是線路結構不同，并網后的多區域互聯配電網存在調度困難、自動發電控制能力不足等問題，主要原因是小水電多為徑流式電站，缺乏庫容調節能力，并網后大網電壓發揮主要作用，小水電的負荷較小，發電機勵磁電流減小，出現無功失衡現象，導致電網整體電壓偏高、線損嚴重。為調節電網的頻率，有關部門對并網后的電網自動發電控制系統進行優化，使其能夠快速響應電力需求，及時調峰、調頻，保障并網后電網系統的安全、穩定運行。

電網的自動發電控制系統應包括設定值處理、機組成組發電控制、抽水控制以及自動調頻模式、輔助控制功能等模塊。設定值處理是指發電廠根據沿線不同小水電的實際情況，對其調度能力進行預設，并將設定值發送至系統中的功能模塊予以執行。一般來說，設定值包括全站容量與負荷，其中容量是指發電廠所控制的啟停機組數量，負荷是指發電廠承擔的有功負荷，二者由實際用電情況來決定。發電廠在計算出全域電力需求后，可提前預設發電機組的啟停數量，并計算出每臺發電機組所承擔的有功負荷，來保障全域供電。當設定值處理好后，發電廠可通過曲線模式或實時模式下達調度指令，此時自動發電系統便會根據設定值來驅動發電機組，使其容量、負荷供應能夠滿足區域的用電需求。

機組成組發電控制是指電網自動發電控制系統在驅動機組啟停后，根據設定值對電網負荷進行調節。實際發電過程中，該功能模塊的實現需要兩個步驟：第一，電網對發電廠的機組進行啟停，首先需要計算出區域內可啟停的全部機組數量、滿足發電工況啟動條件的機組數量，根據容量設定值計算出需要啟動的機組臺數與每臺機組的負荷后，啟停指令會被發送至各機組。第二，對啟動機組進行負荷調節。自動發電控制系統根據每臺機組的負荷設定值進行調節，使其負荷變化幅度保持在設定值范圍內，當負荷過大或過小時，發電機組可采取措施進行調節。

機組成組抽水控制是指發電站利用自動發電控制系統對其水泵運行狀況進行監控、調節的功能模塊。并網后，電網可根據容量、負荷對沿線小水電的水泵機組進行控制，當電網的負荷較低時，水泵機組開始抽水。自動發電控制系統可實時監控發電機組的運行狀況與負荷調節情況，從而根據設定值確定水泵機組的啟停臺數，并將啟停指令下發給沿線小水電站，以此來確保并網后的電網系統負荷穩定、安全，而沿線小水電站水泵機組的合理啟停也能夠緩解其無功失衡現象。

自動調頻模式是指發電站根據電網調度來自動調整頻率，這也是自動發電控制系統的主要功能。當發電站啟用該功能模塊后，電站會自動監控電網的頻率，并進行計算、分析，根據頻率與設定值的關系來發送調整指令，沿線小水電站在收到機組調度指令后進行調整以保證電網頻率穩定。輔助控制功能是電網自動發電控制系統運維、管理的功能模塊，在該功能模塊的支持下，水電站可實時監控站內各機組的運行狀態；當機組發生故障預警后，該功能模塊還可幫助工作人員進行故障分析，幫助水電站迅速維修機組設備。

在信息技術的支持下，水電站的自動發電控制功能不斷成熟，電站運行更加自動化、智能化。現今，我國小水電并網工作不斷推進，這對電網調峰、調頻功能的要求更加嚴格，利用電網自動發電控制技術可有效幫助電站調節容量、負荷，促進電站運行更加高效、節能，電網安全運行也能得到有效保障。