基于流域梯級水電站負荷智能調控模式分析

劉圳

四川華電雜谷腦水電開發有限責任公司 四川成都 610000

自動發電控制（AGC）系統是電網調度自動化系統最為基礎的核心功能之一，其通過控制調度區域內發電機組的有功功率，使發電功率自動跟蹤負荷變化，維持系統頻率為額定值，維持電網聯絡線交換功率，以實現電力供需的實時平衡，保障電網的安全、經濟、優質運行。

近年來，一些流域集控中心對梯級AGC進行了初步探索，依舊處在深入探究與試驗階段。立足于全流域的維度而言，怎樣達成全流域負載的即時智能控制，縮減人力操控頻次，提升工作實際效果，提高流域總體經濟發展能力，讓流域梯級水電站的遠距離控制安全水平更高，效率更高，智能化水平更高依舊是目前探究的核心內容。

通過對流域各水電站遠控模式下運行安全風險點梳理分析，結合多年梯級聯合調度經驗，以電網調度總領，公司、集控中心、電站三級管控的工作思路，建立了一套遠控模式下運行安全風險管控新模式，有效降低了因電網運行方式變化對流域水電站運行安全的影響[1]。

1 流域型梯級智能水電站的系統結構

1.1 安全分區

流域型梯級智能水電站的實際業務開展工作必須根據國家相關規定，按照一系列行業以及國家的明文規定的具體要求，流域型梯級智能水電站的左右業務系統可以劃分為管理信息大區、非控制區以及控制區。相關工作人員嚴格按照相關規定去進行流域型梯級智能水電站的系統結構的安全分區工作，保證流域型梯級智能水電站的系統結構建設工作貫徹落實。

1.2 系統分層

相關工作人員將流域型梯級智能水電站的監控結構根據相關建設要求的需要，分成不同的系統與區域，主要系統分成的內容包括廠站層、單元層以及過程層。廠站層的網絡系統中包括通信工作站、控制數據庫、操作員工作站以及中央控制主站等，其主要的功能作用就是對流域型梯級智能水電站的監控結構中相關的機械設備進行控制操作以及遠程監控。單元層的網絡系統中包括勵磁調節器、調速器、監控LCU等機械設備，可以直接與操作施工的現場機械設備進行連接，其主要的功能作用是將過程層運行過程中應運而生的各種數據信息進行收集與處理，并且將一定的操作控制命令有效傳遞給過程層。過程層的網絡系統中主要包括的系統裝置可以分為傳感裝置以及控制裝置，主要包含的機械設備有工業電視鏡頭、智能傳感器、智能控制器等，其主要的功能作用就是將流域型梯級智能水電站的監控結構運行過程中采集到的一系列數據進行控制輸出，保證對單元層中的機械設備的有效溝通連接。

1.3 業務系統劃分

結合水電站實際情況，相關工作人員將流域型梯級智能水電站的全部業務工作進行了系統劃分，主要劃分成為流域型梯級智能水電站的管理區以及流域型梯級智能水電站的生產區。生產區包括控制區與非控制區，主要的典型業務系統包括計算機監控系統、通風空調系統、直流系統、電力市場報價系統等。管理區主要的典型業務系統包括視頻監控系統、廠房廣播系統、辦公自動化系統、項目管理系統等。管理區中包含的業務工作主要有流域型梯級智能水電站的安全管理工作以及流域型梯級智能水電站的經營工作。

2 流域水電站運行安全風險管控存在的問題

電力企業設備分布面廣，在電力調度運行管理中，存在較多的運行風險。隨著遠程控制管理工作的不斷深入，某流域集控中心遠程控制的9座水電站共計32臺機組，線路出線共計33條，涵蓋500kV、220kV、110kV三個電壓等級，涉及總調、中調、地調三級調度機構，在風險管控工作中涉及多主體問題。從已有的工作歷程中可以看出，在原有的風險管理流程中，存在公司、集控中心、電站職責不明確、流程不清晰、重點不突出等問題[2]。

3 流域梯級水電站負荷調控模式現狀

在新的運行模式下，水域集控中心制定了一系列措施來保證遠程控制工作的穩定開展，取得不錯的成果，但在傳統模式向遠程集控模式過渡中，仍存在一些問題，不安全操作事件偶有發生。

一是在遠程集控實施初期，安全管理機制、管理體系不夠健全，制度的具體細節方面不夠完善，個別措施實用性有待提高。

二是遠控人員來自梯級不同電站，對各個電站間存在的差異掌握有限；加上長時間遠離生產現場，對現場設備的更新不了解；另外，由于運行工種的特殊性，在來回倒班過程中，休息時間錯亂，從而影響人的精神狀態，易造成運行人員的安全意識不強，主動學習熱忱降低，人員素質提升的速度滿足不了新管理模式發展的需要。

三是各個電站的監控系統按照現場需求設計，對遠程控制不夠實用，各廠監控流程和畫面存在差異，監控自動化水平不夠高，防誤功能不全，沒有很好地起到安全防線作用。

四是運行人員除負責操作外，還要負責調度聯系、監視巡視工作，造成注意力分散；另外，在電網負荷高峰與低谷切換時段以及發生電網事故時，操作比較集中，多臺機組操作同時進行，操作人員容易忙中出錯。

基于上述，為避免不安全操作事件發生，保障設備和電網安全，需要采取更有效的措施，進一步深化遠程操作安全管理。

4 加強流域梯級水電站負荷智能調控模式必要性

面對新時代安全生產形勢，在黨的十九大報告中指出：要樹立安全發展理念，弘揚生命至上、安全第一的思想。另外，2017年國家能源局南方監管局對南方區域并網發電廠“兩個細則”再次修編，細則內容得到完善和改進，對并網發電廠的操作安全管理、調度運行等方面加強了考核力度。

在新的運行模式下，流域集控中心制定了一系列措施來保證遠程控制工作的穩定開展，取得不錯的成果，但在傳統模式向遠程集控模式過渡中，仍存在一些問題，不安全操作事件偶有發生。一是在遠程集控實施初期，安全管理機制、管理體系不夠健全，制度的具體細節方面不夠完善，個別措施實用性有待提高。二是遠控人員來自梯級不同電站，對各個電站間存在的差異掌握有限；加上長時間遠離生產現場，對現場設備的更新不了解；另外，由于運行工種的特殊性，在來回倒班過程中，休息時間錯亂，從而影響人的精神狀態，易造成運行人員的安全意識不強，主動學習熱忱降低，人員素質提升的速度滿足不了新管理模式發展的需要。三是各個電站的監控系統按照現場需求設計，對遠程控制不夠實用，各廠監控流程和畫面存在差異，監控自動化水平不夠高，防誤功能不全，沒有很好地起到安全防線作用。四是運行人員除負責操作外，還要負責調度聯系、監視巡視工作，造成注意力分散；另外，在電網負荷高峰與低谷切換時段以及發生電網事故時，操作比較集中，多臺機組操作同時進行，操作人員容易忙中出錯[4]。

基于上述，為避免不安全操作事件發生，保障設備和電網安全，需要采取更有效的措施，進一步深化遠程操作安全管理[3]。

5 流域梯級水電站負荷智能調控模式應用分析

5.1 單站AGC負荷計劃曲線自動跟蹤

流域內一些單體電站地理位置孤立，輸電線路結構特殊。它們對機組運行特性、水庫調節性能和電網調節有特殊要求。同時，它們不能與流域內的其他電站緊密相連。目前該類電站只能采用單站AGC調度方式，但可以通過提高調節精度和減少人工調節頻率來優化負荷調節方式。

水電站要結合電網調度要求，適時調整電站發電計劃，一般電站發電計劃符合波動較大，因此對值班人員工作頻率及難度較大，同時受限于人工調整精度印尼關系，發電計劃考核也將增加。

集控側設置負荷計劃曲線自動跟蹤功能。當電站AGC投入集控閉環控制時，集控自動投入有功負荷自動調節功能。根據電站的負荷調整率，計算每次負荷調整的開始時間，并將相應時間點的有功負荷值自動送至電站AGC，實現負荷的自動調整。通過負荷計劃曲線的自動跟蹤功能，可以根據電網有功負荷的復雜調節規律，準確轉換日前發電計劃，動態調整機組啟動組合和負荷調節，實現日前發電計劃的自動執行。在滿足電網對負荷調節高精度、高頻率要求的前提下，大大降低了集控人員的操作頻率，有效提高了負荷調節的智能化水平[4]。

5.2 區域電站EDC負荷集中控制

流域內有一類電站群，與水力、電力聯系密切，具有地理位置相近、輸電線路相同的特點。對于這類電站群，可以將其劃分為一個區域，電網調度中心將該區域內的電站作為一個整體進行調度，集控中心通過區域EDC實現區域電站間負荷的整體優化分配[5]。EDC作為電網調度與電站AGC之間的運行控制層，根據電網調度控制中心下達的區域電站總負荷和負荷分配策略，自動計算出各電站的負荷分配值，并同步發送給各電站AGC，然后AGC分配給機組。EDC負荷分配策略綜合考慮了水位、流量、棄水、機組性能和經濟運行的約束。可以開發多種安全經濟的調度分配模型，并根據實際調度需要選擇或匹配相應的模型。

5.3 增強運行人員學習積極性

編寫“遠程集控、少人維護”管理模式的運行專業人力資源提升實施方案。根據方案要求：一是開展調度規程、安全規程、現場運行規程、操作流程培訓，并進行事故演練，每月組織一次考試；二是要求遠控運行人員每人每年結合工作要求寫一篇運行專項分析；三輪流派1至2人到電站進行為期一個月的現場學習，并對電站設備和特殊運行要求寫一篇總結，最后在部門開展學習討論；四是要求每個值在第一個白班下班后到部門辦公室進行現場考問，值長根據工作實際出題，由部門管理人員抽題考問講解，并適當拓寬題目進行討論。

5.4 大渡河流域負荷智能調控模式應用

在國內，大渡河流域是非常重要的一個水電基地，其所擁有的大規模水電站群是四川電力網絡主力調峰調頻的重要場所。當前，該流域梯級水電站負載分置方式主要有2種，其一是處在相同輸出線路上的枕頭壩、深溪溝、瀑布溝三個水電站，已利用地區電站EDC軟件，達成三個水電站負載總量的站間即時智能配置。其二除了這三個水電站之外的集中控制電站，依托AGC負載計劃曲線智能化追蹤軟件，依據電力網絡當前的發電規劃，在固定時間固定地點智能化調節每個水電站的負載數值[6]。

6 結語

綜上所述，本文首先研究了流域梯級水電站負荷實時調控模式的現狀，從流域區域集中調控方面著手，提出了單站AGC負荷計劃曲線自動跟蹤和區域電站EDC負荷集中控制兩種智能調控模式。實現了電站間實時智能負荷分配，開創了我國大型流域梯級電站實時動態負荷控制的新模式。為流域梯級水電站群負荷實時調度智能化、智慧化發展提供思路和渠道。