水电站自动发电控制系统分析

朱长云

水电站自动发电控制系统分析

朱长云

（信阳市鲇鱼山水库管理局综合经营管理站 河南省信阳市商城县 465350）

保障电网稳定并安全运行的重要措施就是水电站自动发电控制，所以要结合实际水电站发电情况，采取有效的水电站发电控制措施，以便实现自动化水电站的发电，促进我国电力系统以及水电站的可持续健康发展。本文主要介绍水电站自动发电控制系统的基本功能与任务，并探讨水电站自动发电控制系统的控制措施、实现条件以及基本结构。

水电站；自动发电；控制系统

1 水电站自动发电控制系统的基本概述分析

水电站自动发电控制系统主要是按照预定的要求与条件，采用自动、经济并快速的方法来对水电站有功功率进行控制，以便满足电力系统的基本运行需求。

水电站自动发电控制功能主要是根据全站系统目标值或者总有功给定值来计算分配全站的有功功率，在分配时主要根据耗水量微倍率来进行，当水电站机组存在相同的倍增率时，可以按照机组容量来进行有功功率的分配。为了保证可以合理的分配机组负荷，还需要结合运行限制条件来检验机组负荷分配值的合理性。而实际运行限制条件就是机组在震动区或者汽蚀等不可运行区域下机组水头下的出力限值。在保证电力系统以及水电站运行安全的条件下，水电站自动发电控制系统的运行还要结合经济性原则，以便确定运行机组、运行台数的优化组合，确保机组在运行过程中可以合理的安排启用、停止工程，从而对全站系统频率变化以及有功功率作出及时并准确的反应，满足电力系统运行的基本要求。

2 水电站自动发电控制技术应用的基本条件

2.1 科学制定水电站生产技术

水电站不像火力发电站一样只需要储备足量的煤炭资源即可满足电力生产需求的功率负荷，水电站的负荷功率相关于水力资源的充足性与否。也就是水电站自动发电控制功率负荷并不是一成不变的恒定值，而是基于实际情况呈现出一定的规律性。若是可以分析每年水电站的电力生产功率负荷大小，还可以实现合理调频的目标，一次调频有时并不能满足水电站的电力生产需求，因此可能需要多次进行调频处理。

2.2 储备足够备用容量

电力生产需要大量备用功率，倘若水电站备用功率不足的话还会导致电力生产效率比较低。一些小型或中型水电站若是没有足够的备用容量时会导致电力无法生产，因此出现供电紧张现象，在调节时还需要拉闸限电来完成。水电站发电控制的关键环节就是要储备足够的备用容量并合理规划电力生产需求。

2.3 水电站自动化发电控制的条件

目前水电站自动发电控制系统将电力生产调频作为控制方式，以便达到最优电力的生产数量。水电站自动发电控制系统可以对每台发电机的功率进行有效的调节，将调节后的分量输送到水电站控制器当中，就可以实现有效功率的自动控制。水电站机组还可以将自动控制的结果传送到水电站调节机组，以便将频率的偏差及时纠正与调节，并结果反复多次的甜品作业来实现电力最优生产的目标。

3 水电站自动发电控制的结构分析

水电站自动发电控制系统的结构主要包括机组控制、区域调节控制以及计划跟踪等。水电站自动发电控制系统的计划跟踪就是依照水电站的预定计划，来科学提供自动发电所需要的功率。水电站自动发电控制系统密切相关于水电站的负荷预测、非发电计划、机组经济组合、交换功率等。而系统区域调节控制就是依照区域的控制偏差来及时做好校正工作，以便将区域控制偏差准确消除掉。一般控制回路调节机组是水电站自动发电控制系统应用最广泛的机组，几乎不存在调节的频率偏差。通过一台控制器就可以同时控制水电站多台机组，系统将信号传输到控制器当中，然后控制器将信号载分配传输到各个机组当中。

电网决策控制层与发电组指令执行层构成了水电站自动发电控制系统，执行层可以依照电网实际电力需求来调节机组的控制回路，并将电力系统控制命令及时下达到各机组。而控制层一般在大电网或省调度中心运行，结合终端单元RTU、终端通道以及SCADA软件来实时采集例如频率、机组频率、时差、频差、下限功率等测量数据，以便及时将水电站控制命令发送出去。

4 水电站自动发电控制系统的实施措施

4.1 控制功率

水电站自动发电控制从本质上来看就是调节与分配有功功率问题。所以水电站自动发电控制系统最根本也是最重要的功能就是要实现功率的自动控制。结合电网与水电站的运行控制要求可以将功率控制划分为3种运行方式，分别为瞬时电网负荷给定值、日负荷给定曲线以及水电站负荷给定值，这3种功率控制的运行方式有着相同的运行原理，关键的区别就是水电站给定有功设定值的方式不同，所以可以结合水电站具体设计运行与生产的情况来采取合适的功率控制方式。

4.2 控制调频

电力系统的关键组成部分就是水电站，水电站主要是按照电网运行的具体情况来进行调频任务的执行。当电网运行处于非调频模式下的情况下，若是电网的频率瞬时偏差或频率偏差积分超过设定的标准值时，可以结合自动控制技术来将水电站更换到自动调频控制模式。若是水电站本身就位于调频模式下，水电站自动发电控制机组负荷与当前水头的下负荷与上负荷限制一致并满足，那么就可以使水电站维持在下负荷与上负荷限制的运行状态下，这也是我国水电站控制调频措施应用的主要依据。

若是电力系统中的水电站属于独立调频站时，那么可以由水电站来对电网区域的控制误差进行计算，而此时水电站可以采用恒定频率控制方法来对频率进行调整与控制。

4.3 合理并经济的分配机组间功率

水电站机组功率的经济分配主要是按照操作员或者电力调度中心设定的总功率、水电站备用容量、电力设备实际运行情况要求进行，将水电站机组间的最优机组组合以及经济负荷分配计划自动计算出来，还要充分并全面的考虑各台机组与水电站附属设备的安全条件，在满足水电站给定总功率以及各种限制条件的情况下，实现水电站发电耗水量的尽可能减少，同时还要绕开水电站的震动区，避免水电站频繁的调整启停机组设备以及运行功率，确保水电站自动发电控制下系统的稳定与正常运行。

4.4 发电时按照给定水头进行

根据给定的水头来进行水电站的发电实际上就是按照电力系统、灌溉以及航运等方面的实际要求，来对水电站进行合适水头值的设定。将水电站的水头调节处理好，在水头值原有设定状态下正常运行，以便提高水电站自动发电的效率与质量，缩减水电站自动发电运行的费用与成本，提高水电站运行的经济利益与效益。

水电站主要由工作人员手动输入给定的水头值，当实际水电站水位在给定水头值设定的允许误差范围内情况下，水电站各机组的运行在一定时间段内可以处于恒定负荷状态。当实际水电站水位超过给定水头值设定的允许误差范围时，需要结合给定水位值的设定程序来将水电站机组处理进行调整，以便将水电站的入库流量与出库流量保持在平衡状态下，维持水电站各机组运行的平整与稳定状态。

5 结束语

总而言之，如今我国经济建设的发展速度不断加快，因而社会各行各业对电力的需求不断上升，这在某种程度上促进了我国水电站的发展，也推动了自动发电控制系统在水电站中的应用。水电站自动发电控制系统具有较高的应用价值与优势，而结合水力来进行电力系统的发电不仅可以缩减发电成本，还不会排放污染物，具有较高的绿化环保效果。另外水资源属于可再生资源，因此水电站的自动发电控制具有较高的劳动生产率，在一定程度上促进了我国社会主义的建设与发展，因此研究水电站自动发电控制系统与技术具有重要作用与意义。

[1]单东霞.自动发电控制系统在小型水电站的应用研究[J].湘潭大学，2012，01（12）：20～21.

[2]凌胜军，冯廷琳，郭大安.水电站油压装置控制系统故障分析与处理[J].电气自动化，2012，06（9）：22～25.

[3]马 波.浅析水电站自动发电控制技术[J].科学导报，2014，01（7）：12～13.

TV736

A

1004-7344（2016）33-0169-02

2016-10-22

朱长云（1979-），女，助理工程师，主要从事水利发电方面管理工作。