水电厂中自动发电控制措施浅析

曹梁

(国网新源富春江水力发电厂,浙江杭州 311504)

水电厂中自动发电控制措施浅析

曹梁

(国网新源富春江水力发电厂,浙江杭州 311504)

近年来,各个领域的电力需求不断上涨,推动了我国水电厂的快速发展。水力发电不会排放污染物、发电成本较低,并且水是可再生资源,具有很高的劳动生产率。水电厂中自动发电控制是保障电网安全、稳定运行的重要措施,因此要根据水电厂发电的实际情况,全面掌握自动发电控制措施,实现水电厂的自动化发电,推动我国电力系统的可持续发展。本文简要介绍了水电厂自动发电控制的任务和功能,分析了水电厂自动发电控制的基本结构和实现条件,阐述了水电厂中自动发电控制措施。

水电厂 自动发电 控制措施

1 水电厂自动发电控制的基本结构和实现条件

1.1 水电厂自动化控制系统的基本结构

水电厂自动化控制系统的基本结构包括计划跟踪、区域调节控制和机组控制。计划跟踪是根据水电厂的预定计划，提供发电的基点功率，自动控制系统和水电厂的交换功率、机组经济组合、非发电计划以及负荷预测等息息相关。区域调节控制是根据区域的控制偏差进行校正，从而消除区域的控制偏差。水电厂自动发电控制系统采用的是控制回路调节机组，频率偏差几乎为0。水电厂一台控制器可以同时控制多台机组。水电厂自动发电控制系统将信号发送到控制器，然后再将信号分送到各台机组。

水电厂自动发电控制可以分为发电组指令执行层和电网决策控制层，发电组指令执行层可以调节机组的控制回路，根据电网的电力需求，从而下达电力系统的控制命令。电网决策控制层一般在省调度中心或者大电网运行，通过SCADA软件、终端通道和终端单元RTU采集实时的测量数据，如上下限功率、频差、时差、机组频率、频率等，从而发送水电厂控制命令。

1.2 水电厂自动发电控制的实现条件

(1)制定合理的发电计划。水电厂的负荷变化具有一定的规律性，可以分为脉冲分量、随机分量和持续分量。针对电力系统随机分量引起的频率变化，水电厂发电机组随时做出调整，被称为一次调频，同时还有一些发电机组用于调节脉冲分量，被称为二次调频。同时根据电力系统负荷持续分量的变化和水电厂的负荷变化曲线，安排机组的启停，制定合理的发电计划，满足电力系统的功率平衡需求。如果水电厂的发电计划不合理，出现较大的运行偏差，水电厂工作人员要根据水电厂运营的实际情况进行相应的调整。如果一次调频效果不好，就要做好自动发电控制的二次调整。

(2)备用容量足够。为了确保向终端用户更好的供电并且保障供电质量，电力系统最大的发电机组总容量必须要大于总负荷，而这两者之差就是备用容量。按照备用容量存在形式的不同，可以分为冷备用容量和热备用容量，如果出现水电厂发电机组退出运行、发电机组减少出力、日负荷曲线出现预计误差或者负荷变动等情况，热备用容量必须要满足电力系统频率调整的需求。如果电网供电需求较大，可以采用工作人员拉闸的方式来维持电网周波。

(3)调频厂条件。为了做好水电厂的二次调频，足够的可调容量是水电厂运行最基本的条件，水电厂处理的调整速度必须要满足电力系统的负荷变化需求。根据水电厂的调频需求，电力系统要选择可以调节容量或者具备抽水蓄能的水电厂作为电力系统的调频厂。

(4)自动化系统调度。监控系统和实时的数据采集是水电厂自动发电控制的根本基础。水电厂调度中心的系统软件不仅要完成自动发电控制，还要及时向发电机组发送调频定值。

(5)水电厂的自动化条件。水电厂自动发电控制的技术要求非常高，为了确保水电厂的顺利进行，可以使用水轮发电机组的调节器和计算机监控系统进行自动化调节。

2 水电厂中自动发电控制措施

2.1 调频控制

水电厂作为电力系统的重要组成部分，要根据电网的运行情况，执行调频任务。在电网的非调频模式下，当电网的频率偏差或频率瞬时偏差的积分超过标准的设定值，将自动控制技术切换到水电厂的自动调频模式，如果水电厂处于调频模式，自动发电控制的机组负荷满足当前水头的上、下负荷限值，使水电厂维持在上、下负荷限值的运行状态，这称为水电厂频率调整原则。

如果水电厂在电力系统中是独立的调频厂，并且有水电厂来计算电网区域控制误差，那么水电厂可以采用恒定频率控制方法。

2.2 功率控制

从本质上来讲，水电厂自动发电控制是有功功率的分配和调节问题，因此功率控制是水电厂自动发电控制最重要、最根本的功能。根据水电厂和电网的运行控制要求，功率控制可以分为三种运行方式:水电厂负荷给定值、日负荷给定曲线以及瞬时电网负荷给定值，功率控制的三种运行方式的原理基本上是相同的，区别在于水电厂有功设定值的给定方式存在差异，根据水电厂不同的实际情况，采用不同的控制方式。

2.3 按给定水头发电

按给定水头发电是指根据航运、灌溉和电力系统等方面的要求，设定合适的水电厂水头值，调节水电厂的水头处理，在设定的水头值状态下运行，提高水电厂的发电质量和发电效率，最大程度地降低运行成本，获取可观的经济效益。

水电厂的给定水头值由工作人员手动输入，当水电厂的实际水位处于给定水头值所允许的误差范围内，在一定时间内水电厂机组处于恒定负荷运行状态；当水位偏离了水电厂给定水头值的误差允许范围时，可以按照给定水位值程序，立即调整水电厂机组出力，使水电厂的出库流量和入库流量保持平衡，在一定时间内保持机组的这种运行状态，维持水电厂水位的平衡。

2.4 机组间功率经济分配

机组功率经济分配是根据电力调度中心或者操作员设定的电力设备实际运行情况、水电厂备用容量、总功率要求，自动计算水电厂机组间的经济负荷分配计划和最优机组组合，充分考虑到水电厂附属设备和各台机组的安全条件，在满足水电厂各种限制条件和给定总功率的情况下，尽量减少水电厂的发电耗水量，并且要注意避开振动区，防止水电厂频繁调整运行功率和频繁起停机组设备。

3 结语

水电厂在我国电力系统发挥着非常重要的作用，根据水电厂的实际运行情况，优化和完善水电厂自动发电控制措施，有助于提高水电厂的发电效率，经济分配各个机组的运行功率，全面提高水电厂的自动化控制水平。

[1]陈晓东.中小型水电厂自动发电控制技术的研究[D].重庆大学,2006.

曹梁(1972—),男,浙江杭州人,学历:本科。