新时期水电厂自动发电控制技术研究

摘 要：随着我国发电技术的不断进步，水电厂的发电控制技术也是在不断的进步，且随着自动化控制技术在发电厂中应用的增多，水电厂中的自动发电控制技术也逐渐引起了人们关注。本文主要对水电厂中的自动发电控制技术进行了探讨，以期能够不断推动发电厂中发电控制技术的发展。

关键词：水电厂；自动发电；控制技术；分析研究

随着人们对电能需求的增多，发电厂的发电量也是越来越大，其电网的运行结构也是越来越复杂，为了有效提升发电厂的运行效率，各种控制技术在发电场中得到了广泛应用，其中水电厂中的自动发电控制技术的应用，使得水电厂的发电效率也在不断得到提升。

一、水电厂中自动发电控制技术的功能和实现条件

（一）、水电厂中的自动发电控制技术功能

水电厂中的自动发电控制技术的应用主要负有以下几项任务：一是通过自动发电控制技术的应用为电力系统运行正常提供保障；二是提高终端用户的电能质量，其中电能质量主要是从输送电压、频率和波形等几个方面来进行衡量，在控制系统方面要提升电能质量，一方面是要稳定输送电压，这可以通过调节无功率平衡来实现，另一方面是控制频率和波形变化，这两点可以通过调节系统有功功率和发电机及负载来实现；三是提升整个配电系统的经济性，有效控制水电厂的发电成本。

从这几个方面出发可以对自动发电控制系统功能进行设置，通过自动发电控制系统来实现自动发电控制功能，具体来说要实现的功能主要包括以下几项：一是对频率进行控制。自动化控制系统需要根据电力系统运行的发电功率和用电负荷来进行调节频率，将水电厂的运行频率能够控制在一定的范围之内，保证供电系统的正常运行，同时也能够将积累的误差控制在规定的极限范围之内；二是对联络线进行控制。自动化控制系统需要将水电厂控制的各个区域内发电功率的分配情况进行控制，使区域之间净交换功率能够保持在之前系统设定好的数值范围之内；三是对电力系统运行进行优化。在电力系统已经正常运行的前提下，自动化控制系统在其中的应用主要是为了能够进一步优化电力系统运行效果，根据最优经济分配方法对电力系统运行进行协调，并且每个水电厂可以根据自身的发电需求和计划等来进行协调。并且结合电力系统中周期性负荷变化和负荷偏离变化来进行经济分配，这样能够有效实现电网效益的最大化。

（二）、水电厂自动发电控制实现条件

水电厂要实现自动化发电控制也是需要满足以下几项条件：一是合理的发电计划。负荷的变化具备一定的规律，一般可以分成持续分量、随机分量与脉冲分量。其中，由发电机组针对随机分量所引起的频率变化进行调整，叫做一次调频。脉参与调频的机组可以调节脉冲分量，也叫做二次调频。持续分量的变化可以根据负荷预计，根据负荷变化曲线进行机组启停安排，以制定计划，安排功率平衡的需求。如果制定的发电计划不合理，与实际情况的运行偏差范围较大，针对自动发电控制的二次调整就较难实现；二是充足的备用容量。水电厂的供应范围也是在不断加大，为了能够有效保证用电客户的电能质量，水电厂的发电机组容量必须要足够充足，至少要比总负荷的最大值大，且总容量和总负荷之间的差值也就是备用容量要足够。按照存在形式的不同，分为热备用容量与冷备用容量两种，如果负荷变动、日负荷曲线发生预计误差或者发电机组减少出力或者发生退出运行的情况，热备用容量需要可以满足同时承担频率调整的需求。如果电力系统的供电情况紧张，可以使用拉闸等手段进行周波维持；三是自动化系统调度的实现条件。实时的数据采集与监控系统是实现水电厂自动发电控制技术的基础。调度中心的软件应该可以进行自动发电控制计算同时发送发电机组的定值，以便满足自动化调度的需求；四是水电厂本身的硬件条件需要满足。自动化控制技术对于硬件的要求比较高，水电厂应用自动化控制技术需要本身具备一定的硬件条件，包括计算机硬件、危机调节器、监控设备等等都是需要准备齐全的，借助于这些设备才能有效应用自动化控制技术，保证水电站中自动化发电控制功能的实现；五是频率调节条件。水电厂中对机组频率的调节还有赖于调频厂的支持，调频厂主要是负责进行二次调整，因而需要调频厂自身具备充足的可调容量。并且出力的调整速度需要可以满足电力系统负荷变化的需要。 因而在针对调频厂的选择上， 电力系统一般选择具备抽水蓄能电站或者具备调节容量的水电站作为调频厂，以便能够满足二次调整的需要。

二、自动发电控制系统结构

自动发电控制系统在水电厂中的应用主要是为了实现对发电系统的自动化控制，根据每个控制系统的目标和功能不同也是可以分成好几个部分，根据自动化控制系统的功能可以将其分为以下几个结构：

（一）、计划跟踪

这一环节主要是根据已经确定的发电计划来对发电基点功率进行控制和提供，这一环节的控制系统主要是联系着电力系统中的机组组合、交换功率和负荷预测，承担的任务主要是对电力系统中的各类峰值进行调节。

（二）、区域调节控制

这一环节主要是根据水电厂所负责的区域进行偏差控制调节，这也是整个自动化控制当中的核心控制环节，通过区域调节控制能够有效消除区域控制带来的偏差，从而保证各个区域的供电稳定性。

（三）、机组控制

机组控制主要是对电力系统中的机组进行调节，在控制上主要是采用基本控制回路进行调节，使机组的频率偏差能够维持在零左右。对于水电厂而言，电厂中的一台控制器可以实现对电厂中的堕胎机组进行同时控制的效果，自动发电控制系统能够利用终端收集的信号传输到控制器终端，然后再将控制指令分配到各个机组当中，实现对电厂机组的控制。

根据水电厂自动发电控制系统的功能不同还可以将其分成决策层和指令执行层，其中决策控制层是在大电网和调度中心的控制下运行，其控制的方法主要是利用计算机终端中的SCADA软件和单元RTU来实现对运行数据的实时测量，包括对电力系统、机组等运行的频率数据、时差数据、频差数据、机组功率和上下限功率等数据进行测量收集，再由程序根据电厂之前预定好的控制指令进行计算，以便完成对电力系统和机组的数据控制调节。指令执行层则是接受来自控制终端的指令，通过执行终端指令来完成对各个机组控制回路的调节，实现对各机组的自动化控制。同时计算机系统还能够根据自动化系统的调节情况来进行微调，以便能够保证电网当中的控制命令能够得到及时的下达。

结语：

综上所述，自动发电控制系统是建立在发电机组控制和计算系统为基础上的控制系统，对于大规模电力系统控制尤为适用，特别是随着我国水力发电的增多，水电厂中的电力系统运行也成为人们关心的问题，只有不断优化水电厂中的自动发电控制措施，不断提升水电厂发电效率，对机组运行功率进行优化分配，这样才能全面提升水电厂自动化控制水平。

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