水電站機組對電力系統(tǒng)的跟蹤調(diào)節(jié)

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摘要：基于水電站機組對電力系統(tǒng)沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)為核心進行研究，其內(nèi)容包含：沖擊負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理、機組有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)對跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響、機組壓力過水系統(tǒng)水錘效應(yīng)對跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響、沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運用等，通過對以上內(nèi)容的分析，希望能為相關(guān)人士提供些許參考。

關(guān)鍵詞：水電站機組；電力系統(tǒng)；沖擊負荷；跟蹤調(diào)節(jié)

眾所周知，水電站機組的組成部分，其內(nèi)容主要包含：水輪機組、水輪發(fā)電機、水輪機調(diào)節(jié)等重要發(fā)電組件，而且在電力系統(tǒng)當中，其中的用電設(shè)備還被人們稱之為電力系統(tǒng)負荷。與此同時，負荷曲線還會跟隨電力系統(tǒng)負荷的不斷改變，出現(xiàn)不同層次的轉(zhuǎn)變，目前在實際工作中最常見的負荷曲線，分別是：日、月、年。此外，常見的沖擊負荷表現(xiàn)形式分別是周期性和非周期性兩種，但是在實際負荷應(yīng)用的過程中，若是遭遇到最大負荷的話，其整體時間是比較短的，而且相對應(yīng)的峰值也會呈現(xiàn)出平均負荷的數(shù)倍或數(shù)十倍等。對此，針對水電站機組對電力系統(tǒng)沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)，展開以下分析。

1沖擊負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理

一般情況下，發(fā)電機的有功功率會在電力系統(tǒng)運行的過程中發(fā)生變化，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的核心因素是因為自動跟蹤系統(tǒng)發(fā)生的沖擊負荷變化，從而針對有功功率變化造成影響，但是系統(tǒng)頻率不會在此過程中，遭受到任何方面的沖擊負荷影響。除此之外，在實際工作中，還會因為伴隨自動調(diào)節(jié)原理的運用，當其處于W（s）=1時，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)值或其他信息也會跟隨其變化出現(xiàn)變動[1]。也就是說，要想實現(xiàn)水電站機組的有功功率，對電力系統(tǒng)沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)深入分析，就需要在讓水電站機組能在工作中接受沖擊負荷的有效控制，進而促使有功功率的調(diào)節(jié)系統(tǒng)傳遞函數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)下，也就是函數(shù)W（s）=1。但若是在水電站機組的運行系統(tǒng)中運用DT電氣液壓調(diào)速器，那么水電站機組有關(guān)有功功率調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù)，可以通過以下形式進行表達，如式1所示。由此可見，人員若只是憑借水電站機組的調(diào)速器有功功率進行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不僅無法實現(xiàn)機組有功功率對給定功率的跟蹤調(diào)節(jié)，還會讓其呈現(xiàn)單一的調(diào)節(jié)方式?；诖?，為能充分發(fā)揮水電站機組的運行效率，還應(yīng)當在此基礎(chǔ)上增加其他相關(guān)環(huán)節(jié)，如：加裝輸入為沖擊負荷訊號的跟蹤調(diào)節(jié)裝置等，促使其能正常傳遞函數(shù)，以此來確保水電站機組有功功率的正常運行，并保證水電站機組能在沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)下，滿足科學、合理的供電需求[2]。對此，在傳遞函數(shù)W（s）=1的時候，水電站機組的有功功率會一直處于平衡的狀態(tài)下，雖然有功功率會處于穩(wěn)定狀態(tài)下，但是沖擊負荷也會伴隨有功功率的變化出現(xiàn)變化，其主要函數(shù)方程為式（2）所示。根據(jù)上列函數(shù)方程可得出，在此函數(shù)方程中需要高度重視其函數(shù)不同數(shù)值的變化。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，當（1-TWs）發(fā)生變化的時候，其跟蹤裝置無法發(fā)揮其函數(shù)的有效性；第二，當TWs發(fā)生變化的時候，其跟蹤函數(shù)的變化速度，只會在小于某一數(shù)值的情況下，才能發(fā)揮其函數(shù)的有效性；第三，當K1K2發(fā)生變化的時候，相對應(yīng)的沖擊負荷也會跟隨數(shù)值的改變出現(xiàn)變化。所以，人員在進行沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)時，只有注重以上三點內(nèi)容，才能充分發(fā)揮函數(shù)沖擊負荷的有效性，最終有效降低電力系統(tǒng)在運行期間出現(xiàn)的偏差問題[3]。

2機組有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)對跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響

眾所周知，水電站機組當中的水輪機調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)輸出，不能直接超過某一特定的變化速度。所以，當工作人員在液壓放大環(huán)節(jié)中開展試驗和操作作業(yè)時，只有保證其實際變化沒有高于水電站機組的運行功率就可以。對此，針對機組有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)對跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響，展開較為深入的分析。當其實際的放大器處于限制工作時，其等效傳遞函數(shù)，可以以式（3）的形式進行呈現(xiàn)。根據(jù)上述內(nèi)容可清晰看出，在該公式中，其中的K1K2（＞或＝）T、K3=1，則W1（s）=1，則輸出數(shù)值也會出現(xiàn)相應(yīng)的改變。總而言之，工作人員在進行速度限制線控制的時候，需要在實際工作中高度重視其最大功率的變化速度跟蹤，是否具有有效性特點，從而實現(xiàn)沖擊負荷的有效性[4]。

3機組壓力過水系統(tǒng)水錘效應(yīng)對跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響

論水電站機組對電力系統(tǒng)沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)，除了需要對機組有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)，對跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響加大研究力度以外，還應(yīng)當從：正常反調(diào)功率時，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)；減少反調(diào)功率時，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)兩個方面，對機組壓力過水系統(tǒng)水錘效應(yīng)對跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響，展開較為深入的分析。第一，針對正常反調(diào)功率時，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)進行分析。在正常工作期間，其電力系統(tǒng)的運行是不需要降低水電站機組功率跟蹤調(diào)節(jié)過程中的功率反調(diào)的，其核心點在于充分考慮水電站機組功率，能夠以最大速度跟蹤調(diào)節(jié)階躍的沖擊負荷。但在此過程中，可以把壓力過水系統(tǒng)當作慣性環(huán)節(jié)考慮內(nèi)容，其跟蹤裝置中和此部分相對應(yīng)的傳遞函數(shù)為1+0.5TWs，但當1+0.5TWs出現(xiàn)變化的時候，其相應(yīng)的跟蹤裝置函數(shù)表示為式（4）。析。處于此背景下的工作狀態(tài)，其電站和沖擊負荷連接的輸電線和輸送功率，其數(shù)值處于最大變化范圍是有限的，那么當水電站機組的運行狀態(tài)處于最大功率時，其沖擊負荷的反調(diào)功能是不理想的。或者是說水電站機組的實際調(diào)速系統(tǒng)，在最開始的時候就處于最大功率的工作狀態(tài)時，其跟蹤調(diào)節(jié)的過程就會出現(xiàn)相應(yīng)的下降，其傳遞函數(shù)表示為式（5）。其中式（6）為跟蹤裝置的傳遞函數(shù)。那么在此狀態(tài)下，其水錘效應(yīng)的運行也會跟隨機組功率的改變，針對沖擊負荷跟蹤問題的變化從而發(fā)生相應(yīng)的改變，但實際情況卻是，其系統(tǒng)的沖擊負荷在運行中，可以依照跟蹤調(diào)節(jié)裝置的機組功率運行狀態(tài)實現(xiàn)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)機組功率的與沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)達到最佳。

4沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運用

依照電力系統(tǒng)承受沖擊負荷時的相關(guān)情況可得出，在負荷分配的階段，會存有電機間功率交換和系統(tǒng)的振蕩問題，在一定層次上威脅了電網(wǎng)的安全運行，同時也代表水電站機組的調(diào)節(jié)方式存在不足之處。那么在調(diào)節(jié)的過程中，特別是在負荷變化時期，電網(wǎng)頻率并沒有發(fā)生較大改變，要想在機組運行中合理分配功率，則是需要保證機組的功率能迅速成為預(yù)定值，從而減少各個機組之間的功率交換和電力系統(tǒng)的潮流波動。在水電站機組中運用電力系統(tǒng)沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)，還能在提高電力系統(tǒng)運行安全性的基礎(chǔ)上，減小系統(tǒng)的頻率波動。由此可見，在實際工作中，要想在某個水電站機組中裝設(shè)沖擊負荷裝置跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)，則是需要相關(guān)工作人員能夠根據(jù)相關(guān)設(shè)計方案，有效降低反調(diào)措施管理和控制，以此來實現(xiàn)跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有效運行。對此，針對沖擊負荷的跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運用，展開以下分析。第一，在實驗中應(yīng)當運用跟蹤調(diào)節(jié)和不采用跟蹤調(diào)節(jié)的兩種跟蹤調(diào)節(jié)方式，然后針對該系統(tǒng)的動態(tài)過程進行參數(shù)記錄。促使水電站機組能在進行沖擊負荷跟蹤調(diào)節(jié)后，其沖擊負荷針對電力系統(tǒng)的有功功率的最大偏差進行相應(yīng)的下降，并保證其頻率的偏差積分也能得到有效降低。

5結(jié)束語

綜上所述，一般情況下，當水電站機組處于運行狀態(tài)下時，其沖擊負荷的有效應(yīng)用，會對電力系統(tǒng)的周期性運行頻率極其重要，同時還是促進電力系統(tǒng)安全運行和客戶正常供電的基礎(chǔ)保障。對此，為有效解決沖擊負荷出現(xiàn)的供電問題，應(yīng)當運用增加電力系統(tǒng)發(fā)電機容量或裝設(shè)沖擊負荷火電機組的方式，組織開展有效的跟蹤調(diào)節(jié)，促使其能適應(yīng)供電負荷。

參考文獻：

[1]周懷生.探討水電站水輪發(fā)電機組運行中甩負荷危害及應(yīng)對措施[J].智能城市，2019，5（11）：171-172.

[2]傅國斌，趙世昌，肖明，等.某水電站3號發(fā)電機電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)整定試驗分析[J].青海電力，2018，37（1）：24-27，35.

[3]郝輝，艾遠高.巨型水電機組調(diào)速系統(tǒng)故障智能診斷方法探究[J].水電站機電技術(shù)，2019，42（12）：54-56.

[4]劉進波.水電站發(fā)電機組常見故障與預(yù)防措施[J].電力系統(tǒng)裝備，2018（5）：151-152.

作者:郭藍彬 單位:中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司