含小水电并网的多区域互联电网自动发电控制——评《小水电实用控制电路详解》

牛 瑞，袁晓蕾

方大千，诸葛建纲等编著化学工业出版社出版

近年来，我国不断完善电网系统，很多山区的小水电开始被并入国家配电网，但是小水电本身的荷载能力不足，大量并网后配电网的安全运行受到影响，为提高小水电并网后的运行效率，人们开始研究含小水电并网后的多区域互联电网自动发电控制问题。本文参考《小水电实用控制电路详解》一书，对小水电的电路运行与控制进行介绍，为并网后电网如何实现自动发电控制提供参考。

该书共八个章节：第一章为水轮发电机并列运行及控制电路；第二章为小水电保护电路；第三章为发电机励磁电路，介绍基础电子电路与晶闸管保护电路；第四章介绍继电器、接触器控制电路；第五章介绍灭磁开关、操动机构控制电路；第六章对小水电站的照明电路、电动机控制电路进行说明；第七章为显示、报警电路，包括信号灯、音乐与语言集成电路；第八章介绍测量电路，对电压、电流以及电能、功率等测量电路展开详细阐述。

自动发电控制是指电网利用调度监控计算机、终端设备、发电机组等装置，对其出力情况、发电效率进行监测、调整的系统。现今很多小水电、风电等新能源被大规模接入电网，但是线路结构不同，并网后的多区域互联配电网存在调度困难、自动发电控制能力不足等问题，主要原因是小水电多为径流式电站，缺乏库容调节能力，并网后大网电压发挥主要作用，小水电的负荷较小，发电机励磁电流减小，出现无功失衡现象，导致电网整体电压偏高、线损严重。为调节电网的频率，有关部门对并网后的电网自动发电控制系统进行优化，使其能够快速响应电力需求，及时调峰、调频，保障并网后电网系统的安全、稳定运行。

电网的自动发电控制系统应包括设定值处理、机组成组发电控制、抽水控制以及自动调频模式、辅助控制功能等模块。设定值处理是指发电厂根据沿线不同小水电的实际情况，对其调度能力进行预设，并将设定值发送至系统中的功能模块予以执行。一般来说，设定值包括全站容量与负荷，其中容量是指发电厂所控制的启停机组数量，负荷是指发电厂承担的有功负荷，二者由实际用电情况来决定。发电厂在计算出全域电力需求后，可提前预设发电机组的启停数量，并计算出每台发电机组所承担的有功负荷，来保障全域供电。当设定值处理好后，发电厂可通过曲线模式或实时模式下达调度指令，此时自动发电系统便会根据设定值来驱动发电机组，使其容量、负荷供应能够满足区域的用电需求。

机组成组发电控制是指电网自动发电控制系统在驱动机组启停后，根据设定值对电网负荷进行调节。实际发电过程中，该功能模块的实现需要两个步骤：第一，电网对发电厂的机组进行启停，首先需要计算出区域内可启停的全部机组数量、满足发电工况启动条件的机组数量，根据容量设定值计算出需要启动的机组台数与每台机组的负荷后，启停指令会被发送至各机组。第二，对启动机组进行负荷调节。自动发电控制系统根据每台机组的负荷设定值进行调节，使其负荷变化幅度保持在设定值范围内，当负荷过大或过小时，发电机组可采取措施进行调节。

机组成组抽水控制是指发电站利用自动发电控制系统对其水泵运行状况进行监控、调节的功能模块。并网后，电网可根据容量、负荷对沿线小水电的水泵机组进行控制，当电网的负荷较低时，水泵机组开始抽水。自动发电控制系统可实时监控发电机组的运行状况与负荷调节情况，从而根据设定值确定水泵机组的启停台数，并将启停指令下发给沿线小水电站，以此来确保并网后的电网系统负荷稳定、安全，而沿线小水电站水泵机组的合理启停也能够缓解其无功失衡现象。

自动调频模式是指发电站根据电网调度来自动调整频率，这也是自动发电控制系统的主要功能。当发电站启用该功能模块后，电站会自动监控电网的频率，并进行计算、分析，根据频率与设定值的关系来发送调整指令，沿线小水电站在收到机组调度指令后进行调整以保证电网频率稳定。辅助控制功能是电网自动发电控制系统运维、管理的功能模块，在该功能模块的支持下，水电站可实时监控站内各机组的运行状态；当机组发生故障预警后，该功能模块还可帮助工作人员进行故障分析，帮助水电站迅速维修机组设备。

在信息技术的支持下，水电站的自动发电控制功能不断成熟，电站运行更加自动化、智能化。现今，我国小水电并网工作不断推进，这对电网调峰、调频功能的要求更加严格，利用电网自动发电控制技术可有效帮助电站调节容量、负荷，促进电站运行更加高效、节能，电网安全运行也能得到有效保障。