论水电站机组对电力系统冲击负荷的跟踪调节

郭蓝彬

摘  要：基于水电站机组对电力系统冲击负荷的跟踪调节为核心进行研究，其内容包含：冲击负荷调节系统的基本原理、机组有功功率调节系统的液压放大环节对跟踪调节造成的影响、机组压力过水系统水锤效应对跟踪调节造成的影响、冲击负荷的跟踪调节系统有效运用等，通过对以上内容的分析，希望能为相关人士提供些许参考。

关键词：水电站机组;电力系统;冲击负荷;跟蹤调节

中图分类号：TV74 文献标志码：A         文章编号：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

众所周知，水电站机组的组成部分，其内容主要包含：水轮机组、水轮发电机、水轮机调节等重要发电组件，而且在电力系统当中，其中的用电设备还被人们称之为电力系统负荷。与此同时，负荷曲线还会跟随电力系统负荷的不断改变，出现不同层次的转变，目前在实际工作中最常见的负荷曲线，分别是：日、月、年。此外，常见的冲击负荷表现形式分别是周期性和非周期性两种，但是在实际负荷应用的过程中，若是遭遇到最大负荷的话，其整体时间是比较短的，而且相对应的峰值也会呈现出平均负荷的数倍或数十倍等。对此，针对水电站机组对电力系统冲击负荷的跟踪调节，展开以下分析。

1 冲击负荷调节系统的基本原理

一般情况下，发电机的有功功率会在电力系统运行的过程中发生变化，产生这一现象的核心因素是因为自动跟踪系统发生的冲击负荷变化，从而针对有功功率变化造成影响，但是系统频率不会在此过程中，遭受到任何方面的冲击负荷影响。除此之外，在实际工作中，还会因为伴随自动调节原理的运用，当其处于W（s）=1时，其调节系统的数值或其他信息也会跟随其变化出现变动[1]。也就是说，要想实现水电站机组的有功功率，对电力系统冲击负荷的跟踪调节深入分析，就需要在让水电站机组能在工作中接受冲击负荷的有效控制，进而促使有功功率的调节系统传递函数处于稳定状态下，也就是函数W（s）=1。但若是在水电站机组的运行系统中运用DT电气液压调速器，那么水电站机组有关有功功率调节的传递函数，可以通过以下形式进行表达，如式1所示。

由此可见，人员若只是凭借水电站机组的调速器有功功率进行调节系统，不仅无法实现机组有功功率对给定功率的跟踪调节，还会让其呈现单一的调节方式。基于此，为能充分发挥水电站机组的运行效率，还应当在此基础上增加其他相关环节，如：加装输入为冲击负荷讯号的跟踪调节装置等，促使其能正常传递函数，以此来确保水电站机组有功功率的正常运行，并保证水电站机组能在冲击负荷的跟踪调节下，满足科学、合理的供电需求[2]。对此，在传递函数W（s）=1的时候，水电站机组的有功功率会一直处于平衡的状态下，虽然有功功率会处于稳定状态下，但是冲击负荷也会伴随有功功率的变化出现变化，其主要函数方程为式（2）所示。

根据上列函数方程可得出，在此函数方程中需要高度重视其函数不同数值的变化。主要体现在以下几个方面：第一，当（1-TWs）发生变化的时候，其跟踪装置无法发挥其函数的有效性;第二，当TWs发生变化的时候，其跟踪函数的变化速度，只会在小于某一数值的情况下，才能发挥其函数的有效性;第三，当K1K2发生变化的时候，相对应的冲击负荷也会跟随数值的改变出现变化。所以，人员在进行冲击负荷的跟踪调节时，只有注重以上三点内容，才能充分发挥函数冲击负荷的有效性，最终有效降低电力系统在运行期间出现的偏差问题[3]。

2 机组有功功率调节系统的液压放大环节对跟踪调节造成的影响

众所周知，水电站机组当中的水轮机调节，其调节系统的液压放大环节输出，不能直接超过某一特定的变化速度。所以，当工作人员在液压放大环节中开展试验和操作作业时，只有保证其实际变化没有高于水电站机组的运行功率就可以。对此，针对机组有功功率调节系统的液压放大环节对跟踪调节造成的影响，展开较为深入的分析。当其实际的放大器处于限制工作时，其等效传递函数，可以以式（3）的形式进行呈现。

根据上述内容可清晰看出，在该公式中，其中的K1K2（>或=）T、K3=1，则W1（s）=1，则输出数值也会出现相应的改变。总而言之，工作人员在进行速度限制线控制的时候，需要在实际工作中高度重视其最大功率的变化速度跟踪，是否具有有效性特点，从而实现冲击负荷的有效性[4]。

3 机组压力过水系统水锤效应对跟踪调节造成的影响

论水电站机组对电力系统冲击负荷的跟踪调节，除了需要对机组有功功率调节系统的液压放大环节，对跟踪调节造成的影响加大研究力度以外，还应当从：正常反调功率时，跟踪装置的传递函数;减少反调功率时，跟踪装置的传递函数两个方面，对机组压力过水系统水锤效应对跟踪调节造成的影响，展开较为深入的分析。第一，针对正常反调功率时，跟踪装置的传递函数进行分析。在正常工作期间，其电力系统的运行是不需要降低水电站机组功率跟踪调节过程中的功率反调的，其核心点在于充分考虑水电站机组功率，能够以最大速度跟踪调节阶跃的冲击负荷。但在此过程中，可以把压力过水系统当作惯性环节考虑内容，其跟踪装置中和此部分相对应的传递函数为1+0.5TWs，但当1+0.5TWs出现变化的时候，其相应的跟踪装置函数表示为式（4）。

第二，针对减少反调功率时，跟踪装置的传递函数进行分析。处于此背景下的工作状态，其电站和冲击负荷连接的输电线和输送功率，其数值处于最大变化范围是有限的，那么当水电站机组的运行状态处于最大功率时，其冲击负荷的反调功能是不理想的。或者是说水电站机组的实际调速系统，在最开始的时候就处于最大功率的工作状态时，其跟踪调节的过程就会出现相应的下降，其传递函数表示为式（5）。

其中式（6）为跟踪装置的传递函数。那么在此状态下，其水锤效应的运行也会跟随机组功率的改变，针对冲击负荷跟踪问题的变化从而发生相应的改变，但实际情况却是，其系统的冲击负荷在运行中，可以依照跟踪调节装置的机组功率运行状态实现调节，从而实现机组功率的与冲击负荷的跟踪调节达到最佳。

4 冲击负荷的跟踪調节系统有效运用

依照电力系统承受冲击负荷时的相关情况可得出，在负荷分配的阶段，会存有电机间功率交换和系统的振荡问题，在一定层次上威胁了电网的安全运行，同时也代表水电站机组的调节方式存在不足之处。那么在调节的过程中，特别是在负荷变化时期，电网频率并没有发生较大改变，要想在机组运行中合理分配功率，则是需要保证机组的功率能迅速成为预定值，从而减少各个机组之间的功率交换和电力系统的潮流波动。在水电站机组中运用电力系统冲击负荷的跟踪调节，还能在提高电力系统运行安全性的基础上，减小系统的频率波动。由此可见，在实际工作中，要想在某个水电站机组中装设冲击负荷装置跟踪调节系统，则是需要相关工作人员能够根据相关设计方案，有效降低反调措施管理和控制，以此来实现跟踪调节系统的有效运行。对此，针对冲击负荷的跟踪调节系统有效运用，展开以下分析。第一，在实验中应当运用跟踪调节和不采用跟踪调节的两种跟踪调节方式，然后针对该系统的动态过程进行参数记录。促使水电站机组能在进行冲击负荷跟踪调节后，其冲击负荷针对电力系统的有功功率的最大偏差进行相应的下降，并保证其频率的偏差积分也能得到有效降低。

5 结束语

综上所述，一般情况下，当水电站机组处于运行状态下时，其冲击负荷的有效应用，会对电力系统的周期性运行频率极其重要，同时还是促进电力系统安全运行和客户正常供电的基础保障。对此，为有效解决冲击负荷出现的供电问题，应当运用增加电力系统发电机容量或装设冲击负荷火电机组的方式，组织开展有效的跟踪调节，促使其能适应供电负荷。

参考文献：

[1]周怀生.探讨水电站水轮发电机组运行中甩负荷危害及应对措施[J].智能城市，2019，5（11）：171-172.

[2]傅国斌，赵世昌，肖明，等.某水电站3号发电机电力系统稳定器参数整定试验分析[J].青海电力，2018，37（1）：24-27，35.

[3]郝辉，艾远高.巨型水电机组调速系统故障智能诊断方法探究[J].水电站机电技术，2019，42（12）：54-56.

[4]刘进波.水电站发电机组常见故障与预防措施[J].电力系统装备，2018（5）：151-152.