摘要：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。本文针对水电厂自动发电控制技术进行了探讨。
关键词：水电厂；自动发电；控制技术
电力系统运行的主要目标，就是以优质、可靠的电力满足电力用户的需要。电能质量的指标，一是频率，二是电压。要保持其在额定的范围以内，对于电压，应从电力系统的无功功率控制入手；对于频率控制，则主要依靠有功功率的实时平衡。但实际中，负荷无时无刻不在变化，如不及时调整有功、控制频率，将会带来诸多不利影响甚至事故。水电厂易于改变有功功率的输出值，是电力系统自动发电控制的主要执行者。水电厂能否实现自动发电控制，关系着整个电力系统自动发电控制的成败。
1 水电厂自动发电控制技术的应用目标
在各类发电系统中，因水电厂发电机组的启动快捷，并可灵活实现负荷调节，适合开展调频、 调峰等操作，因此与其它类型发电机组相比，更能有效适应实现发电控制的自动化改造，通过电子信息技术与自动化技术实现快捷、 安全的水电厂发电自动化操控。因此引入水电厂自动发电控制系统也就自然成为了水电厂实现自动化升级的重要途径。
2水电厂自动发电控制
2.1任务与功能
水电厂自动发电控制技术的主要任务：①可以保障电力系统进行正常的运行。②可以为终端用户提供较高质量的电能。其中，电压、频率与波形是反应电能质量的主要参数。针对电力系统中的无功功率平衡的调节是稳定电压的关键手段，频率的变化可以由整个系统的有功功率决定，发电机与非线性负载决定波形的情况。③保障供配电系统运行的统经济性，降低发电成本。
水电厂自动发电控制技术的主要功能：在先进的电力系统中，各个区域承担自身的负荷，既要保证电力系统的运行频率，也要维持净交换功率的计划值。因此，水电厂自动发电控制技术的主要控制功能有：①控制频率。根据用电负荷与发电功率的变化进行相应变化，保障电力系统运行的频率可以在规定的范围内，同时，也将其积累误差控制在极限值内。②控制联络线。控制各个区域之间系统的发电功率分配情况，保障区域之间的净交换功率维持在计划值之内。③保障电力系统可以进行优化运行。在保障电力系统进行正常运行的情况下，可以按照最优的经济分配方法，针对发电厂的具体情况进行协调。根据电力系统周期性负荷变化，按照发电厂的情况进行发电调整。根据偏离负荷的变化，实现经济分配，以实现电网效益最大化。
2.2自动发电控制技术的基本实现条件
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。
3水电厂自动发电控制系统的基本结构
计划跟踪：该环节的主要目的是可以根据预定的计划进行发电基点功率的提供。该控制系统与负荷预测、发电计划、机组经济组合及交换功率息息相关，主要承担调峰的任务。
区域调节控制：该环节的主要目的是针对区域的控制偏差进行调节，该环节是自动化控制系统的核心环节。该系统可以消除区域控制偏差。
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机组控制：该控制系统使用基本的控制回路调节机组，使得频率的偏差为0。针对水电厂而言，一台电厂控制器可以控制多台机组，自动发电控制系统可以将信号输送到电厂控制器，再将其分到各台机组。
4水电厂自动发电控制系统的方案
调频功能：水电厂需要执行电网的调频任务。在非调频的模式下，电网的频率瞬时偏差或者频率偏差的积分超过设定值。该系统自动切换到频率模式，直接参与电力系统的调频工作中。如果系统的频率处于正常值，则可以进入其他的功能模式。如果在调频的模式下，参与自动发电控制的机组负荷已经到达当前水头的负荷限值，那么，水电厂的出力应该维持在上、下限值进行运行。
功率控制功能：该功能可以实现以下三种情况的控制：第一，电网的瞬时负荷所给定值的方法；第二，日负荷给定曲线的方法；第三，水电厂负荷所给定值的方法。
给定水头发电的功能：按照综合电力系统、航运及灌溉等方面的要求，水电厂的操作人员可以预设电厂运行的水头值，以调整这个水电厂的出力情况，使其在设定的水头下运行。
机组间功率的效益分配功能：该功能可以进一步实现针对电力系统的总功率、备用容量及设备进行最优的组合并实现负荷最佳的分配方案。
5水电厂自动发电控制实施方案
5.1功率控制功能
自动发电控制归根结底就是对有功功率的调节和分配的问题。因此，功率控制功能是自动发电控制最根本、最重要的功能。根据电网和电厂不同的控制要求，功率控制功能可分为电网瞬间负荷给定值方式、日负荷给定曲线方式以及水电厂负荷给定值方式这三种运行方式。这三种运行方式的基本原理是相同的，不同之处在于全厂有功设定值的给定方式是不同的，分别适用于不同的实际状况。
5.2按给定水头发电功能
按给定水头（或水位）发电，即综合电力系统、灌溉和航运等各方面的要求，水电厂操作人员设定电厂运行的水头值，调节整个水电厂的出力，使得水电厂在设定的水头下运行。同时，考虑在给定水头下，尽可能地多发电，提高电厂的经济效益。给定水头值由电厂操作人员手动输入，当实际水位运行在给定水头值的误差允许范围内运行时，机组在一定时期内以恒定负荷运行；当水位偏离给定水头值允许区间时，按给定水位发电程序迅速调节机组出力，首先将实际水位重新调节到给定水位附近，然后重新调整机组出力，找到使电厂的进水量与出水量相平衡的机组出力值，在一定时期内维持机组出力值不变，从而维持水位的平衡。
5.3机组间功率经济分配功能
该功能根据操作员或调度中心给定的全厂总功率、备用容量的要求以及设备的实际状况，自动计算出当前水头下电站的最优机组组合和机组间的最经济负荷分配方案。计算时应考虑各台机组及其附属设备的安全条件，最优化目标是在满足给定总功率和各项限制条件的情况下，使得机组发电耗水量最低，同时避开气蚀振动区，并避免频繁起停机组和频繁的功率调整操作。
结语
本文在详细阐述水电厂实际运行状态及针对自动发电控制技术的基本要求的基础上，设计了自动发电控制系统的各个功能，并给出了详细的可以实现水电厂自动发电控制技术的基本思路与实现方案等，进一步分析了该系统可以实现的功能，以提高电厂的自动化水平，并实现少人甚至无人值班的目的。
参考文献
[1]李娟娟.光载无线宽带接入技术在水电自动化控制中的应用[J].水力发电，2013.
[2]郝秀峰，李丽，朱华.小湾水电厂高精度自动发电控制策略的实现[J].水电自动化与大坝监测，2013（01）
[3]韩勇，张树彬.自发电控制在中小型水电厂自动控制系统中的应用[J].应用能源技术，2011，（7）
论文作者:1陈旭波,2 赵晓丹,3雷俊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/13
标签：水电厂论文; 机组论文; 功率论文; 负荷论文; 水头论文; 电力系统论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第6期论文;