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

【摘要】一般情況下，水電站發(fā)電機(jī)組的組成部分主要包括：水輪機(jī)組、水輪發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)調(diào)節(jié)，以及其油、水、氣等不同的發(fā)電組件。電力系統(tǒng)中，其用電設(shè)備也稱作電力系統(tǒng)負(fù)荷。隨著足額電力系統(tǒng)負(fù)荷的不斷變化，相應(yīng)的負(fù)荷曲線也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變。一般分為：日、月、年三種負(fù)荷曲線。沖擊負(fù)荷的表現(xiàn)形式一般分為周期性與非周期性，而在實(shí)際負(fù)荷應(yīng)用中，最大負(fù)荷的時(shí)間很短，相對峰值則是平均負(fù)荷的數(shù)倍或數(shù)十倍。本文在水電站機(jī)組對電力系統(tǒng)沖擊負(fù)荷的跟蹤基礎(chǔ)上，對沖擊系統(tǒng)的跟蹤調(diào)節(jié)進(jìn)行分析與研究，提出解決辦法與措施，以供參考。

【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)

1 、沖擊負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理

在電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)有功功率運(yùn)行中，有功功率會隨著自動跟蹤系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷的變化，而發(fā)的發(fā)生變化，而系統(tǒng)頻率也不會受到其沖擊負(fù)荷的影響。而在一般情況下，隨著自動調(diào)節(jié)原理的應(yīng)用，當(dāng)W（s）=1時(shí)，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)值則會隨著其變化而發(fā)生改變。而我們要想實(shí)現(xiàn)水電站機(jī)組的有功功率對沖擊負(fù)荷的跟蹤，就必須保證其接受沖擊負(fù)荷的有效控制，使其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相關(guān)傳遞函數(shù)達(dá)到一定的穩(wěn)定狀態(tài)，一般情況即：函數(shù)W（s）=1。

而在采用DT電氣液壓調(diào)速器的水電站運(yùn)行系統(tǒng)中，其機(jī)組的相關(guān)有功功率調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù)則可以表示為：圖1

我們在實(shí)行調(diào)速器的有功功率的調(diào)節(jié)時(shí)，不能僅僅為了實(shí)現(xiàn)其單一的調(diào)節(jié)形式。而此種辦法也不能實(shí)現(xiàn)其機(jī)組的有效跟蹤調(diào)節(jié)。因此，為了更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)組的運(yùn)行效率就必須加強(qiáng)其相應(yīng)的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，進(jìn)而有效的保證機(jī)組的有功功率的正常運(yùn)行。即加裝相應(yīng)的沖擊負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置，使其傳遞函數(shù)，能保證其機(jī)組在沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)下，實(shí)現(xiàn)其有效的供電需求，其中，在傳遞函數(shù)W（s）=1時(shí)，其機(jī)組的有功功率則會保持在相應(yīng)的平衡狀態(tài)，但沖擊負(fù)荷也會隨著有功功率的變化而發(fā)生變化，其主要函數(shù)方程為：圖2

但在此函數(shù)方程中，必須注意其函數(shù)不同數(shù)值的變化：首先，是（1-TwS）-1的變化時(shí)，其跟蹤裝置則不能實(shí)現(xiàn)其函數(shù)的有效性。其次，是Ty S發(fā)生改變時(shí)，跟蹤函數(shù)的變化速度只有在小于某一數(shù)值的情況下，才能實(shí)現(xiàn)其函數(shù)的有效性。再次，是K1K2發(fā)生改變時(shí)，其沖擊負(fù)荷也會隨著其數(shù)值的改變而發(fā)生變化。因此，我們在進(jìn)行沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)注意上面三方面的函數(shù)變化，進(jìn)而有效的實(shí)現(xiàn)其函數(shù)沖擊負(fù)荷的有效性，繼而降低電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的偏差。

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

一般情況下，水電站中的水輪機(jī)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓放大環(huán)節(jié)的輸出，不得超過其某一特定的變化速度。因此，我們在進(jìn)行液壓放大環(huán)節(jié)的試驗(yàn)與操作時(shí)，必須保證其實(shí)際變化小于機(jī)組運(yùn)行的最大功率，禁忌二實(shí)現(xiàn)沖擊負(fù)荷的跟蹤調(diào)節(jié)。當(dāng)其實(shí)際的放大器處于相應(yīng)的限制工作時(shí)，其等效傳遞函數(shù)：圖3

其中，當(dāng)K1K2（>或=）T、K3=1，則W1（s）=1，則輸出的數(shù)值也會相應(yīng)的發(fā)生變化。綜上所述，我們在進(jìn)行速度限制線控制時(shí)，一定壓迫注意其最大功率變化速度跟蹤的有效性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)沖擊負(fù)荷的有效進(jìn)行。

3、 機(jī)組壓力過水系統(tǒng)水錘效應(yīng)對跟蹤調(diào)節(jié)的影響

3.1 不限制反調(diào)功率時(shí)，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)

一般情況下，電力系統(tǒng)的運(yùn)行是不需要降低機(jī)組的功率跟蹤調(diào)節(jié)的功率反調(diào)的，其主要是對跟蹤調(diào)節(jié)階躍的沖擊負(fù)荷進(jìn)行最大功率限制。在這種情況下，我們可以僅僅考慮其壓力過水系統(tǒng)的慣性作用即可。而在此時(shí)，當(dāng)傳遞函數(shù)的（1+0.5TwS）變化時(shí)，其相應(yīng)的函數(shù)應(yīng)表示為：圖4

3.2 減少跟蹤調(diào)節(jié)過程中的反調(diào)功率時(shí)，跟蹤裝置的傳遞函數(shù)

在這種情況下，電站與沖擊負(fù)荷連接的輸電線的輸送功率其數(shù)值的最大允許變化范圍是極其有限的，而當(dāng)電站的運(yùn)行狀態(tài)處于最大功率時(shí)，其沖擊負(fù)荷的反調(diào)功率，是不理想的?；螂娬緳C(jī)組的實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)一開始就出現(xiàn)最大功率的工作狀態(tài)時(shí)，其跟蹤調(diào)節(jié)的過程也會相應(yīng)的降低。其傳遞函數(shù)表示：圖5

在此種情況下，其跟蹤裝置的傳遞函數(shù)則表示為：圖6

在以上幾種情況下，其水錘效應(yīng)的運(yùn)行會隨著機(jī)組功率對沖擊負(fù)荷跟蹤問題的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化。事實(shí)上，其系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷在運(yùn)行過程中，可以根據(jù)跟蹤調(diào)節(jié)裝置的機(jī)組功率運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)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)荷跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)在某水電站的應(yīng)用

在某水電站裝設(shè)的沖擊負(fù)荷裝置跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，我們可以根據(jù)圖6的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行降低反調(diào)措施管理與控制，實(shí)現(xiàn)跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。首先，我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用跟蹤調(diào)節(jié)與不采用跟蹤調(diào)節(jié)兩種跟蹤調(diào)節(jié)方式，對其系統(tǒng)的動態(tài)過程進(jìn)行參數(shù)記錄，該水電站在進(jìn)行沖擊負(fù)荷跟蹤調(diào)節(jié)后，其沖擊負(fù)荷對電力系統(tǒng)的有功功率的最大偏差相對的降低，其頻率的偏差積分也降低明顯。

總結(jié)

在水電站機(jī)組運(yùn)行中，沖擊負(fù)荷的應(yīng)用，對于電力系統(tǒng)的周期性運(yùn)行頻率極其重要，是推動電力系統(tǒng)安全運(yùn)行與客戶正常供電的重要保障。為了更好的解決其沖擊負(fù)荷的供電問題，一般都是采用增加電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)容量或裝設(shè)沖擊負(fù)荷火電機(jī)組的方法，進(jìn)行有效的跟蹤調(diào)節(jié)，使之適應(yīng)供電負(fù)荷。而在此過程中，沖擊負(fù)荷是極其經(jīng)濟(jì)的一種方法，進(jìn)而推動水電站經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的完整。

參考文獻(xiàn)：

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