论文部分内容阅读
摘 要：现阶段，电力生产已经成为制约我国经济快速、平稳发展的瓶颈之一。前几年，为缓解电力供应紧张的局面，许多电力项目仓卒上马，是以高消耗、高能耗、高污染为代价的，电力系统的自动化水平和管理水平亟待提高。
关键词：水电厂 自动发电控制技术 小水电
随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，电能的需要在不断增长，人们对电能质量的要求越来越高，对电力系统自动化水平的要求也在不断提高。经过数十年的发展，自动发电控制技术已成为电力系统自动控制技术中不可或缺的一个重要组成部分。因此，随着电力系统自动化要求的不断提高，对自动发电控制的要求也越来越严格，这就为自动发电控制技术的应用和发展提供了一个难得的机会。
在电力系统中，水电厂与火电厂相比较，水电厂具有机组起停迅速、灵活的特点，而它所独有的调节作用又为解决发电与用电的矛盾创造了条件，因此常常担负系统的调峰或调频的任务，以适应系统负荷变化频繁的需要，这使实现水电厂自动发电控制、提高经济效益的研究变得十分重要。
1自动发电控制的实现条件
自动发电控制的实现必须具备以下5个必要条件，否则控制效果难以达到实用要求。
1.1发电计划的合理性
负荷的变化是有规律的。负荷可以分为随机分量、脉动分量和持续分量三类。随机分量引起的频率变化由发电机组的调频功能来调整，即一次调频。
脉动分量由参与调频的机组进行调整，即二次调频。
负荷持续分量的变化可以通过负荷预计，按负荷曲线安排机组起停，确定出力计划，满足功率平衡的要求。如果编制的发电计划不合理，与实际运行的偏差范围过大，自动发电控制二次调整就很难实现，所以发电计划的合理性是自动发电控制的基础。
1.2具有足够的备用容量
为了保证向用户可靠地供电和保证电能质量，系统发电机组的最大总容量应大于总负荷，两者之差即为备用容量。
按存在的形式，可以分为热备用和冷备用两种。当负荷变动、日负荷曲线出现预计误差、发电机因故减少出力或退出运行时，热备用容量应能满足并承担频率调整的要求。
如果系统供电紧张，靠拉闸限电等被动手段来维持周波，是不可能实现自动发电控制的，所以充足的可调容量是实现自动发电控制的必要条件。
1.3调频厂条件
对于承担二次调整的调频厂应具备足够的可调容量，并且出力的调整速度应满足系统负荷变化的要求。
1.4调度自动化系统的条件
实现自动发电控制必须以实时数据采集及其监控系统为基础。调度中心的软件能进行自动发电控制计算并发送调频发电机组的给定值。在调频厂与调度中心之间不仅有上行通道和下行通道，还应有备用通道，保证信息交换的可靠性。
1.5发电厂的自动化条件
自动发电控制对发电厂的自动化控制程度有很高的要求。对于水电厂来说，采用计算机监控系统和水轮发电机组微机调节器是实现自动发电控制的必要条件。
2自动发电控制系统结构
对于整个电力系统而言，自动发电控制系统的总体结构主要有计划跟踪、区域调节和机组三个控制环节：
2.1计划跟踪控制
计划跟踪控制的目的是按照计划，提供发电的基点功率。它与负荷预测、机组经济组合、发电计划和交换功率计划有关，主要担负调峰任务。如果没有上述计划软件，应全部由人工填写。
2.2区域调节控制
区域调节控制的目的是使区域控制偏差（简称ACE）调节到零，这是AGC系统的核心功能。AGC系统计算出各发电机组为消除ACE偏差所需增、减的调节功率，将这一调节分量加到机组计划跟踪的基点功率之上，得到的控制目标值送到電厂控制器（简称PLC，不是常规意义的可编程序控制器），由电厂控制器调节机组的有功功率。
2.3机组控制
机组控制用基本控制回路调节机组，使频率偏差为零。在许多情况下（特别是水电厂），一台电厂控制器能控制多台机组，AGC的信号送到电厂控制器后，再分到各台机组。
3水电厂自动发电控制实施方案
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。
4.1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。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。
4.2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。
4.3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。
4.4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。
参考文献：
[1]程抱贵.AGC及其在天生桥一级水力发电厂的应用[J].红水河.2004年02期.
[2]王竹.水电站自动发电控制(AGC)技术功能及调试分析[J].四川水力发电.2002年02期.
[3]伍永刚，王定一，魏守平.水电站AGC中负荷调节策略的研究[J].华中理工大学学报.2000年02期.
关键词：水电厂 自动发电控制技术 小水电
随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，电能的需要在不断增长，人们对电能质量的要求越来越高，对电力系统自动化水平的要求也在不断提高。经过数十年的发展，自动发电控制技术已成为电力系统自动控制技术中不可或缺的一个重要组成部分。因此，随着电力系统自动化要求的不断提高，对自动发电控制的要求也越来越严格，这就为自动发电控制技术的应用和发展提供了一个难得的机会。
在电力系统中，水电厂与火电厂相比较，水电厂具有机组起停迅速、灵活的特点，而它所独有的调节作用又为解决发电与用电的矛盾创造了条件，因此常常担负系统的调峰或调频的任务，以适应系统负荷变化频繁的需要，这使实现水电厂自动发电控制、提高经济效益的研究变得十分重要。
1自动发电控制的实现条件
自动发电控制的实现必须具备以下5个必要条件，否则控制效果难以达到实用要求。
1.1发电计划的合理性
负荷的变化是有规律的。负荷可以分为随机分量、脉动分量和持续分量三类。随机分量引起的频率变化由发电机组的调频功能来调整，即一次调频。
脉动分量由参与调频的机组进行调整，即二次调频。
负荷持续分量的变化可以通过负荷预计，按负荷曲线安排机组起停，确定出力计划，满足功率平衡的要求。如果编制的发电计划不合理，与实际运行的偏差范围过大，自动发电控制二次调整就很难实现，所以发电计划的合理性是自动发电控制的基础。
1.2具有足够的备用容量
为了保证向用户可靠地供电和保证电能质量，系统发电机组的最大总容量应大于总负荷，两者之差即为备用容量。
按存在的形式，可以分为热备用和冷备用两种。当负荷变动、日负荷曲线出现预计误差、发电机因故减少出力或退出运行时，热备用容量应能满足并承担频率调整的要求。
如果系统供电紧张，靠拉闸限电等被动手段来维持周波，是不可能实现自动发电控制的，所以充足的可调容量是实现自动发电控制的必要条件。
1.3调频厂条件
对于承担二次调整的调频厂应具备足够的可调容量，并且出力的调整速度应满足系统负荷变化的要求。
1.4调度自动化系统的条件
实现自动发电控制必须以实时数据采集及其监控系统为基础。调度中心的软件能进行自动发电控制计算并发送调频发电机组的给定值。在调频厂与调度中心之间不仅有上行通道和下行通道，还应有备用通道，保证信息交换的可靠性。
1.5发电厂的自动化条件
自动发电控制对发电厂的自动化控制程度有很高的要求。对于水电厂来说，采用计算机监控系统和水轮发电机组微机调节器是实现自动发电控制的必要条件。
2自动发电控制系统结构
对于整个电力系统而言，自动发电控制系统的总体结构主要有计划跟踪、区域调节和机组三个控制环节：
2.1计划跟踪控制
计划跟踪控制的目的是按照计划，提供发电的基点功率。它与负荷预测、机组经济组合、发电计划和交换功率计划有关，主要担负调峰任务。如果没有上述计划软件，应全部由人工填写。
2.2区域调节控制
区域调节控制的目的是使区域控制偏差（简称ACE）调节到零，这是AGC系统的核心功能。AGC系统计算出各发电机组为消除ACE偏差所需增、减的调节功率，将这一调节分量加到机组计划跟踪的基点功率之上，得到的控制目标值送到電厂控制器（简称PLC，不是常规意义的可编程序控制器），由电厂控制器调节机组的有功功率。
2.3机组控制
机组控制用基本控制回路调节机组，使频率偏差为零。在许多情况下（特别是水电厂），一台电厂控制器能控制多台机组，AGC的信号送到电厂控制器后，再分到各台机组。
3水电厂自动发电控制实施方案
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。
4.1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。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。
4.2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。
4.3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。
4.4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。
参考文献：
[1]程抱贵.AGC及其在天生桥一级水力发电厂的应用[J].红水河.2004年02期.
[2]王竹.水电站自动发电控制(AGC)技术功能及调试分析[J].四川水力发电.2002年02期.
[3]伍永刚，王定一，魏守平.水电站AGC中负荷调节策略的研究[J].华中理工大学学报.2000年02期.