論水電站機(jī)組對(duì)電力系統(tǒng)沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)

郭藍(lán)彬

摘 ?要：基于水電站機(jī)組對(duì)電力系統(tǒng)沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)為核心進(jìn)行研究，其內(nèi)容包含：沖擊負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理、機(jī)組有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)對(duì)跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響、機(jī)組壓力過水系統(tǒng)水錘效應(yīng)對(duì)跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響、沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運(yùn)用等，通過對(duì)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(jī)組;電力系統(tǒng);沖擊負(fù)荷;跟蹤調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：TV74 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）32-0052-02

Abstract： Based on the research on the tracking regulation of the impact load of the hydropower station unit to the power system， its contents include： the basic principle of the impact load regulation system， the influence of the hydraulic amplification link of the unit active power regulation system on the tracking regulation， the influence of the water hammer effect of the unit pressure over water system on the tracking regulation， the effective application of the impact load tracking regulation system， etc. Through the analysis of the above contents， it is supposed to provide some reference for the relevant people.

Keywords： hydropower station unit; power system; impact load; tracking regulation

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

1 沖擊負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理

一般情況下，發(fā)電機(jī)的有功功率會(huì)在電力系統(tǒng)運(yùn)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?yàn)樽詣?dòng)跟蹤系統(tǒng)發(fā)生的沖擊負(fù)荷變化，從而針對(duì)有功功率變化造成影響，但是系統(tǒng)頻率不會(huì)在此過程中，遭受到任何方面的沖擊負(fù)荷影響。除此之外，在實(shí)際工作中，還會(huì)因?yàn)榘殡S自動(dòng)調(diào)節(jié)原理的運(yùn)用，當(dāng)其處于W（s）=1時(shí)，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)值或其他信息也會(huì)跟隨其變化出現(xiàn)變動(dòng)[1]。也就是說，要想實(shí)現(xiàn)水電站機(jī)組的有功功率，對(duì)電力系統(tǒng)沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)深入分析，就需要在讓水電站機(jī)組能在工作中接受沖擊負(fù)荷的有效控制，進(jìn)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(jī)組的運(yùn)行系統(tǒng)中運(yùn)用DT電氣液壓調(diào)速器，那么水電站機(jī)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(jìn)行表達(dá)，如式1所示。

由此可見，人員若只是憑借水電站機(jī)組的調(diào)速器有功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不僅無法實(shí)現(xiàn)機(jī)組有功功率對(duì)給定功率的跟蹤調(diào)節(jié)，還會(huì)讓其呈現(xiàn)單一的調(diào)節(jié)方式?；诖耍瑸槟艹浞职l(fā)揮水電站機(jī)組的運(yùn)行效率，還應(yīng)當(dāng)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(fù)荷訊號(hào)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(jī)組有功功率的正常運(yùn)行，并保證水電站機(jī)組能在沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)下，滿足科學(xué)、合理的供電需求[2]。對(duì)此，在傳遞函數(shù)W（s）=1的時(shí)候，水電站機(jī)組的有功功率會(huì)一直處于平衡的狀態(tài)下，雖然有功功率會(huì)處于穩(wěn)定狀態(tài)下，但是沖擊負(fù)荷也會(huì)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(gè)方面：第一，當(dāng)（1-TWs）發(fā)生變化的時(shí)候，其跟蹤裝置無法發(fā)揮其函數(shù)的有效性;第二，當(dāng)TWs發(fā)生變化的時(shí)候，其跟蹤函數(shù)的變化速度，只會(huì)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(dāng)K1K2發(fā)生變化的時(shí)候，相對(duì)應(yīng)的沖擊負(fù)荷也會(huì)跟隨數(shù)值的改變出現(xiàn)變化。所以，人員在進(jìn)行沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)時(shí)，只有注重以上三點(diǎn)內(nèi)容，才能充分發(fā)揮函數(shù)沖擊負(fù)荷的有效性，最終有效降低電力系統(tǒng)在運(yùn)行期間出現(xiàn)的偏差問題[3]。

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

眾所周知，水電站機(jī)組當(dāng)中的水輪機(jī)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(dāng)工作人員在液壓放大環(huán)節(jié)中開展試驗(yàn)和操作作業(yè)時(shí)，只有保證其實(shí)際變化沒有高于水電站機(jī)組的運(yùn)行功率就可以。對(duì)此，針對(duì)機(jī)組有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)對(duì)跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響，展開較為深入的分析。當(dāng)其實(shí)際的放大器處于限制工作時(shí)，其等效傳遞函數(shù)，可以以式（3）的形式進(jìn)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(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變。總而言之，工作人員在進(jìn)行速度限制線控制的時(shí)候，需要在實(shí)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(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)沖擊負(fù)荷的有效性[4]。

3 機(jī)組壓力過水系統(tǒng)水錘效應(yīng)對(duì)跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響

論水電站機(jī)組對(duì)電力系統(tǒng)沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)，除了需要對(duì)機(jī)組有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)，對(duì)跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響加大研究力度以外，還應(yīng)當(dāng)從：正常反調(diào)功率時(shí)，跟蹤裝置的傳遞函數(shù);減少反調(diào)功率時(shí)，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)兩個(gè)方面，對(duì)機(jī)組壓力過水系統(tǒng)水錘效應(yīng)對(duì)跟蹤調(diào)節(jié)造成的影響，展開較為深入的分析。第一，針對(duì)正常反調(diào)功率時(shí)，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)進(jìn)行分析。在正常工作期間，其電力系統(tǒng)的運(yùn)行是不需要降低水電站機(jī)組功率跟蹤調(diào)節(jié)過程中的功率反調(diào)的，其核心點(diǎn)在于充分考慮水電站機(jī)組功率，能夠以最大速度跟蹤調(diào)節(jié)階躍的沖擊負(fù)荷。但在此過程中，可以把壓力過水系統(tǒng)當(dāng)作慣性環(huán)節(jié)考慮內(nèi)容，其跟蹤裝置中和此部分相對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)為1+0.5TWs，但當(dāng)1+0.5TWs出現(xiàn)變化的時(shí)候，其相應(yīng)的跟蹤裝置函數(shù)表示為式（4）。

第二，針對(duì)減少反調(diào)功率時(shí)，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)進(jìn)行分析。處于此背景下的工作狀態(tài)，其電站和沖擊負(fù)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(dāng)水電站機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)處于最大功率時(shí)，其沖擊負(fù)荷的反調(diào)功能是不理想的?；蛘呤钦f水電站機(jī)組的實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)，在最開始的時(shí)候就處于最大功率的工作狀態(tài)時(shí)，其跟蹤調(diào)節(jié)的過程就會(huì)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(yùn)行也會(huì)跟隨機(jī)組功率的改變，針對(duì)沖擊負(fù)荷跟蹤問題的變化從而發(fā)生相應(yīng)的改變，但實(shí)際情況卻是，其系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷在運(yùn)行中，可以依照跟蹤調(diào)節(jié)裝置的機(jī)組功率運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組功率的與沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)達(dá)到最佳。

4 沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運(yùn)用

依照電力系統(tǒng)承受沖擊負(fù)荷時(shí)的相關(guān)情況可得出，在負(fù)荷分配的階段，會(huì)存有電機(jī)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(yùn)行，同時(shí)也代表水電站機(jī)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(fù)荷變化時(shí)期，電網(wǎng)頻率并沒有發(fā)生較大改變，要想在機(jī)組運(yùn)行中合理分配功率，則是需要保證機(jī)組的功率能迅速成為預(yù)定值，從而減少各個(gè)機(jī)組之間的功率交換和電力系統(tǒng)的潮流波動(dòng)。在水電站機(jī)組中運(yùn)用電力系統(tǒng)沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)，還能在提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性的基礎(chǔ)上，減小系統(tǒng)的頻率波動(dòng)。由此可見，在實(shí)際工作中，要想在某個(gè)水電站機(jī)組中裝設(shè)沖擊負(fù)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(jì)方案，有效降低反調(diào)措施管理和控制，以此來實(shí)現(xiàn)跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。對(duì)此，針對(duì)沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運(yùn)用，展開以下分析。第一，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)運(yùn)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(duì)該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行參數(shù)記錄。促使水電站機(jī)組能在進(jìn)行沖擊負(fù)荷跟蹤調(diào)節(jié)后，其沖擊負(fù)荷針對(duì)電力系統(tǒng)的有功功率的最大偏差進(jìn)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(dāng)水電站機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，其沖擊負(fù)荷的有效應(yīng)用，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的周期性運(yùn)行頻率極其重要，同時(shí)還是促進(jìn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和客戶正常供電的基礎(chǔ)保障。對(duì)此，為有效解決沖擊負(fù)荷出現(xiàn)的供電問題，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用增加電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)容量或裝設(shè)沖擊負(fù)荷火電機(jī)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(fù)荷。

參考文獻(xiàn)：

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