摘要：作者在水力发电方面从事了多年，掌握了很多相关工作经验，本文把小型水电厂自动发电控制作为这次的主要研究对象，先详述水电厂自动发电控制的相关实施方法，继而转向对水电厂这种控制程序相关功能的探讨，并基于此给出了具体的实施方案和操作流程，以期望能够对未来的实践者提供参考。
关键词：水电厂；发电控制；程序研究
引言
在本文中，作者对水电厂的特点进行了归纳总结以及全面并系统性的分析研究，在此基础之上对水电厂的多种要求设计了自动发电控制的程序研究。所以可以实现对各种水电站类型的自动发电控制要求。
1.水电厂自动发电控制的实施
在水电自动发电控制方面一定要考虑到计算机监控系统的结构要与发电控制系统相适应。从目前的研究进展来看，最新的自动发电控制系统都是使用分层控制模式。一般情况下，中小型水电厂发电控制都是分为两级，机组控制级以及电厂控制级.
电厂控制级计算机可以计算在当前的水头下，能够满足上级下达的电厂需发功率运行的机组台号以及各运行机组的应发功率，然后再通过现地控制单元，将这些结果传达至机组。从电厂级发来的命令或者信息通过机组进一步保证它的安全性以及合理性，然后再凭借调速器、开停机装置区控制机组的启动、停止相应功率。机组控制级把实发功率、当前的运行状态等实时信息通过机组控制返回到电厂控制级。因为水电厂的调节性能非常好、速度快，一般都是通过水电厂承担电力系统的调频和调峰任务。在整个电力系统中，各个水电厂都有各自的任务，这些任务并不是完全相同，一般情况下大多数的小型水电厂都只承担发电任务，没有其他更加复杂的任务。
2．水电厂自动发电控制所需的功能
2.1调频功能模块
调频功能对电网中的助理水电厂进行控制影响的时候，倘若电网中输电频率的瞬时或者频率的偏差大于设定值，调频功能将被启用，这一功能模式应该在自动发电控制程序的控制下，与定频模式进行切换，当电网频率数值恢复到被允许的设定值以内时，系统自动切换回定频模式。当切换至调频模式时，由调频模式控制的发电机组负荷达到上下峰值时，该水电厂的输出保持在上下峰值运行，这就是频率优先原则。
具有独立电网发挥调频功能的水电厂，那么这个水电厂中的任务之一就是独自计算输电区域并掌控输电误差，简称ACE，那么恒定频率控制方式就比较适合这种类型的水电厂。这种恒定平率控制方式的水电厂一定要根据母线频率偏差设计发电控制程序，也应通过这一偏差设定相关数值 ：
上式中全厂的有功功率是 ，系统目前频率偏差则是 ，机组之外的实发有功功率之和是 ，小的发电系统所允许的偏差比大发电系统更大，大系统所允许的偏差是0.1HZ。
2.2功率控制功能
功率控制功能有多种分类方式，根据电网以及电厂的不同可以划分为电网瞬间负荷给定值、日负荷给定曲线、水电厂负荷给定值等三种方式。
这三种模式的运行原理是一样的。动发电控制程序公式2.2计算就可以得到全厂应分配的AGC有功功率PAGC：
（2.2）
上式中 代表全厂有功设定值。
三种不同模式的区别就在于全厂有功设定值的给定方式不一样，所以应用情况也不一样。
电网瞬间复核给定值方式：因为电网的能量管理系统对水电厂水轮发电机组直接进行控制，也就是按照电网AGC定时计算出的给定值，可以让水电厂来运行操作。一般情况下，这种情况最适于水库大、机组容量大、调节性能好、在电网中可以担任调频、调峰的水电厂。水电厂负荷给定值方式：如果全场日负荷曲线是由水电厂的相关操作人员依照调度要求，通过监控软件界面输入，而不是通过电网调度中心直接下达到水电厂的计算机监控系统，这种情况就比较适用于水电厂负荷给定值方式。日负荷给定曲线方式的优势在于方便水电厂AGC执行。
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2.3依据给定水头发电功能
按照给定水头发电，也就是综合电力系统、灌溉、航运等各个方面的要求，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，让水电厂在设定的水头下运行。与此同时，需要考虑在给定的水头下尽可能地多发电，提高电厂经济效益。给定的水头值由电厂操作人员手动输入，倘若实际水位运行在给定水头值的误差允许范围内运行时候，机组在一定时期内以恒定负荷运行，倘若水位与给定值相差太远，或者说不在给定值的区间内，那么按照给定的水位重新调节到给定水位附近，然后重新调整机组出力，找到让电厂的进水量与出水量相平衡的机组出力值，在一定的时期内维持机组出力值不变，进而就可以维持水位的平衡。
3．机组间功率经济分配子程序
（1）准备工作
首先把其他子程序中的全产功率设定值保存在功率分配程序里面，进而再获得当前机组运行状态的先关信息，计算出各个运行机组当前可以提供的出力范围。倘若连续两次全场功率设定值非常相近的时候，就应该退出子程序。
（2）超限报警设置
这个环节的关键作用就是判断全厂功率设定值是否处于全场允许的功率范围之内，如果大于所给定的范围，那么警报就会响起，待操作人员确定以后，按照全厂最大的处理或者最小出力运行；反之，就不需要改变全厂当前出力情况，此时有必要退出子程序。
（3）分配功率设定值
倘若全厂功率设定值介于允许的范围之内，且依然在现在运行机组所能够提供的功率范围之内，那么这个时候就需要依照各个机组的装机容量比对给定值进行恰当的分配。
（4）增加投运的机组
倘若处于增减机组设定时间的允许范围里，那么这次全厂功率设定值定会始终大于目前运行机组所可以提供的最大处理，此时必须向有关操作人员发出启动开机优先级最高的机组提示，获得另一方的操作人员同意后便可开机。倘若并未接收到同意的信息，就应该命令当前运行机组以最大值运行。
（5）减少投运的机组。
如果在增减机组设定的时间内，正在运行的发电机组所能输出的最大发电功率与当前整个发电厂设定的功率值之差一直大于一台机组的最大发电功率，这就需要按照正在运行机组的停机优先级来确定停机的机组编号，并询问操作者是否可以停机，如果操作者确认可以停机，回馈操作者停机指令，将该发电机停机，并把这次全厂功率设定值分配给剩下的机组运行。如果操作者确认不可以停机，就需要在正在运行的机组装机容量之比的基础上重新分配总的功率设定值。
（6）振动区与气蚀区的处理
确定完各台机组出力设定值后，判断出机组振动区、气蚀区域或者小于机组出力的下线。机组出力的给定值如果小于机组出力下线，那么就设定机组的出力值为机组的出力下线。
4．水电厂自动发电控制实施的总体思路与程序结构
自动发电控制程序设置设有三个发电模式，分别是调频发电子程序、按给定功率发电子程序以及按给定水头发电子程序。设计目的是为了能够让在其所处的模式下运行时候，把需要进行全场分配的全厂自动发电控制有功功率值P，进而将其送入到机组间功率经济分配子程序中运行，计算出参加自动发电控制运行的每台机组所应承担的有功值，送给机组先帝控制单元运行。此外，除了这三个子程序还包括一些重要的辅助子程序，比如水头警报处理程序、水头测量子程序。
当启动自动发电程序的时候，先输入包含每台水轮机组的处理范围、振动区、自动控制运行时间等机组特性。在一个自动控制的周期都需要从SCADA系统中读取AGC所需要的当前水头值、运行状况、发电模式等各类信息。
参考文献：
[1]潘梁伟，舒效伟，祁星，等.基于PLC的水力发电厂渗漏排水系统智能控制研究[J].河南科技，2015（5）：70-71.
[2]胡顺勇.东风发电厂计算机监控系统机组控制流程的完善[J].水电厂自动化，2015（1）：7-9.
[3]陈建革.水电厂自动发电控制工程的设计思路及具体方法分析[J].南方农机，2015（6）：57-57.
论文作者:钟太日
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/27
标签：水电厂论文; 机组论文; 功率论文; 设定值论文; 水头论文; 子程序论文; 全厂论文; 《电力设备》2017年第2期论文;