（国网江西省电力公司柘林水电厂 江西九江 330317）
摘要：水电厂具备可以针对有功功率的输出值进行改变的功能，同时能够有效执行电力系统自动发电控制。本文水电厂自动发电控制系统进行了分析与探究。
关键词：水电厂；自动发电；控制系统
自动发电控制是一种反馈控制系统，其建立的基础是能量控制体系应该以计算机为中心，是水电厂达到自动化工作的方式，以及构建大面积电力系统的一个最根本的实用功能。自动发电控制对基础通讯自动化的需求很高，关系的范围大，包含许多环节。它主要反映了电力机构在信息技术和通讯技术以及自动化控制技术等方面的实施运用，同时也需要对应的管理系统。
一、水电厂的自动发电控制系统（AGC)的有关概念
水电厂的自定发电控制系统是指根据事情确定的因素和需求，用快速经济的形式自行控制水电厂的平均功率，由此来达到电力系统的需求。为了保证各组机器负荷分配值的合理性，负荷分配值会根据其工作限定的因素对其进行有效的检测。在确保水电厂和电力体系安全工作的情况下，自动发电控制的工作理念要以经济为准则，保证水电厂各组机器的工作台数与工作机组合理的组合，以此保证机组的工作情况达到最优化，同时科学的安排机组起停工作。(AGC)实现了水电厂的平均功率和系统频率的变化能快速作出反应，进而完成了电力系统的相关需要。
自动发电控制系统的功能可以分为两种功率控制以及频率控制。在前者的作用下，既能够规定水电厂平均功率的给定值或者规定机组平均功率的给定值，也能够根据负荷变化趋势确定水电厂平均功率的给定值或者机组平均功率的给定值。相反，在后者的作用下，调度的目的却是保证电力系统的总频率在规定的范围之内。在这样的条件下，来有效的分配机组的负荷值。
二、自动发电控制系统结构
纵观整个电力系统，的整个结构由以下环节组成：
2.1计划跟踪控制
该控制的主要目的是根据相关规划方案，供以发电的基础功率。它和负荷推测、机器组合、规划发电以及交换功率有着重要关系，负责调峰工作。若没有以上所说的规划软件，应该由工作人员来进行填制。
2.2区域调节控制
该控制的主要目的是保证区域控制的调节误差为0，它是自动发电控制系统的主要作用。自动发电控制系统核算出各个机组为了排除调节偏差所要变化的调节功率，把这个调节数值与计划跟踪的基础功率加在一起，获得的控制数值传到水电厂控制器，再通过控制器来调度机组的平均功率。
2.3机组控制
这一控制是通过基本控制环路来调度机组的平均功率，使其误差为0。在很多情景下，一台控制机器可以调节很多台机组，自动发电控制系统的信号传到对应的控制器后，再分配到各个机组。另外，系统也可以分成两层，也就是电力系统的决定控制层以及发电机组的实施命令层。
三、水电厂自动发电控制实施方案
水电厂自动发电控制要与计算机监控系统的结构相适应。目前，最新的自动发电控制系统大都采用分层控制模式。水电厂的自动发电控制一般分为两级，即电厂控制级和机组控制级，如图1所示。
水电厂控制级计算机计算出当前水头下为满足上级下达的电厂需发功率应运行的机组台号和各运行机组应发的功率，然后将这些计算结果通过现地控制单元送给机组去执行。后者对电厂级发来的信息(命令)进行必要的合理性校核，以提高安全性，然后经调速器和开停机装置去控制机组的功率和起停。同时，机组控制级又将各台机组的实时信息，如机组运行状态、实发功率等返回电厂控制级计算机。
由于水电厂调节性能好，调节速度快，一般情况下是由水电厂来承担电力系统的调频和调峰的任务。在电力系统中，不同水电厂的任务往往是不同的，绝大多数小型水电厂仅承担发电任务；大中型水电厂以及在小电网中作为主力电厂的中小型水电厂，需要具有调频调峰的功能。
在实现水电厂的自动发电控制时，除必须满足电力系统负荷平衡的条件外，还要考虑许多限制条件，例如上、下游工农业用水的限制，航运对水流变化速率的限制，汛前腾出部分库容、汛后蓄至正常蓄水位等对水位的要求，因此水电厂还需要具有按给定水位发电的功能，在给定水头下，尽可能的多发电，提高电厂的经济效益。
因此，应根据水电厂的实际控制要求来设计自动发电控制的功能及工作方式。一般来说，各类水电厂自动发电控制功能均应包括调频、功率控制、按给定水位发电以及机组间功率经济分配四个部分。
3.1调频功能
如果水电厂是所在电网中的主力电厂，则需要执行电网调频任务。在非调频模式下，当电网的频率瞬时偏差或频率偏差的积分超过允许的设定值时，自动发电控制程序自动切换到调频模式，直接参与电力系统的调频。若系统频率回到正常值，则允许进入其他功能模式。若在调频模式下，参加自动发电控制的机组负荷已达到当前水头下负荷上、下限值，那么让水电厂的出力维持在上、下限值运行，这一调节原则称为频率优先原则。
如果水电厂是所在独立电网中的调频厂，且需由水电厂自身来计算区域控制误差，则水电厂需采用恒定频率控制方式。一般而言，大系统允许的频率偏差一般为0.1Hz；小系统允许的误差要稍大些。
3.2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。
3.3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。
结语
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。
参考文献
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作者简介
肖峰（1985、4），男，江西九江人，单位：国网江西省电力公司柘林水电厂,研究方向：水电厂自动控制。
论文作者:肖峰, 张云枫
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/9
标签：水电厂论文; 机组论文; 功率论文; 水头论文; 电厂论文; 电力系统论文; 负荷论文; 《电力设备》2016年第13期论文;