中小水电站优化运行及其程序实现

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发布时间：2021-08-20

资料介绍

中小水电站厂内的经济优化AGC

运行。

(自动发电控制) 少量)，达到我们的目的。

有关AGC的具体实施细则一般为：先根据机组

“水头一流量一机组出力特性曲线图”、电站来水与电

价、机组空蚀与振动安全特性等各种原始输入资料．

结合电站调度系统与自动化控制要求，在设计阶段

明确后，利用计算机程序实现需求，现场投运后依

实际运行情况进行完善，季度或年度根据对比数据

估算效益提升度。中小水电站厂内经济运行研究的

基本问题有以下几个方面：

(1)机组动力特性试验后用计算机拟合机组动

力特性曲线、流量曲线。机组现场安装完成后进行

机组效率试验，获得修正后的机组动力特性曲线，

通过程序实现曲线拟合建立比较可靠的采样数据库，

为制定经济优化运行方案和计算机程序中的数学目

标函数进行实时值计算、动态描点、输出控制作数

据源准备。

(2)制定最优机组开停计划、确定负荷在各机

组问的经济分配。通常是根据日负荷曲线来计算日

计划，确定1 d内什么时间应开肩或停止运转哪一

台机组。从而得Ⅲ 1 d内各小时应由哪几台机组运

转。涉及时段分析和拟合曲线后输Hj各机组的安全

且经济的负荷值，难度较大。

(3)负荷调整和实时控制。根据构建的优化模

，文时对各机组的水头、流量、负荷等数据进行

跟踪后得到计算结果．对机组进行相应的调整控制，

实现负荷优化分配的目的。这项工作一般是闭环运

行，调整负荷时还要考虑当时的频率和电压情况，

即与AVC的同步协调控制。某些情况下调整负荷可

以手动操作，但考虑到分配结果是不断变化的，更

好的是采用自动控制方式。即，用计算机程序来实

现经济优化运行的实时控制，以便在最短时间内完

成这些巨大的计算T作量。

2 机组间最优负荷分配方法与程序实现

2．1 用等微增率法进行最优负荷分配

当电力系统在某一时刻分配给水电站的负荷为

常数N (调度给定值)时，水电站机组问最优负荷

分配应该满足各机组的Q． (过机总流量)为最小

的条件，此总耗水量只与各发电机组所发的有功出

力有关。以2台机组进行简单描述，根据两台机组

的等微增率流量特性曲线，对机组负荷分配方式略

作变化(如1号机增加dN ，2号机减少dⅣ：)，在

总负荷值不变的前提下(即dN +dN2=0)，因为两曲

率特性的差异可以在不同的间段找到合适的点，

使总耗水流量反而变少(对应的dQ 增加量<dQ 减

圈Wetter Power Vo1．37No．9

两机组流量特性曲线切线斜率相等时，有 =

dlV1

，在一定负荷下，水电站工作流量最小的条件

是2台机组的流量微增率值相等，转化为数学上的

拉格朗日无条件极值问题，并构造辅助数：F=Q．+

Q：+A (Ⅳ + )，该极值的主要数学表达式包括：①

利用对各负荷值Ⅳ 的偏导数为零，得到必要条件

= =一A。② 根据曲线特性，一般情况下，机

组段的流量微增率值是随机组出力增加而增大的．

利用流量对出力的二阶导数大于零．得到总工作流

量获得极小值的充分条件 + 争>0。(式中，

Q 、Q：、和Ⅳ 、分别为1、2号机的耗水量和负

荷值)。这就是水电站在多台机组同时运行时的最优

负荷分配的等微增率原则，满足等微增率原则的负

荷分配方式是使水电站总工作流量为极小值的最优

运行方式。在数值计算方法原理和曲线拟合的计算

机辅助算法基础上，开发AGC软件程序，解决了负

荷最优分配及机组组合问题，为发电厂计算机实时

控制提供了有利条件。考虑到水电站经济运行方式

涉及因素众多，计算复杂，在计算机监控系统中进

行在线计算所需时间较长，计算效率太低且难以满

足电站控制实时性要求。冈此通常的一种做法是：先

离线计算水电站经济运行方式，用数表列表的形式

存放在计算机内，在程序实施时，根据电站的运行

状态、上游水位、空蚀振动区的躲避和总负荷下发

电各种设置值，直接调人相应的数据表进行l杏表计

算。获得水电站经济运行方案，然后由计算机监控

系统付诸实施。

2。2 优化运行方式的计算机程序实施

通常．经济优化运行方式实施分步进

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