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浅谈抽水蓄能电站成组控制 摘 要： 本文从抽水蓄能电站机组的运行方式和控制分层入手，介绍了成组控制在电站控制中所处的位置，进而详细说明成组有功、无功控制的基本组成、结构形式以及各部分的功能。最后阐述了基于成组的优化理念、并给出一个应用实例。 关键词：成组控制 joint control；自动发电控制Automatic Generation Control (AGC)； 自动电压控制 Automatic Voltage control(AVC)； 优化 Optimization 1引言 抽水蓄能电站作为一种特殊形式的水电站，利用电力系统多余的电量（汛期、假期或后半夜低谷电量）把水由下库抽到上库，在系统高峰负荷时发电运行，具有调峰填谷的双重作用，是电力系统最理想的调峰电源。另外，它还可以承担调频调相、调压和事故备用等任务，对保障电网的安全优质运行和提高系统经济性、稳定性具有重大作用。因此抽水蓄能电站（尤其是大型抽水蓄能电站）一般作为电网直接调度的电站，由总调进行控制。目前，我国已投产或在建抽水蓄能电站大多采用了先进的集散控制系统（DCS），为实现电站级和调度级的成组控制提供了软、硬件条件。而电力系统通信网络的不断发展，也为实时信息传输提供强有力的基础。成组控制包括成组负荷管理、成组电压管理；在电站侧还设置了为提高机组和电站整体效率的优化软件。 2 成组控制 2.1 机组的运行方式和控制分层 2.1.1 机组的运行方式 每台机组有三种运行方式，即成组运行方式、单机运行方式和试验运行方式。 成组运行方式 在成组控制方式下，机组现地控制单元(LCU)按成组控制软件的指令控制机组的运行。成组控制方式的设置是建立在机组为远方控制的基础上。 单机运行方式 在单机方式下，该机组只响应来自电站层HMI（人机接口界面）的命令，成组控制系统无法对机组进行启停控制以及负荷的设定，但成组系统将自动地从电站的总设定值中扣除在单机方式下机组的设定值，然后进行分配。 试验运行方式 在试验方式下，根据机组远方／现地开关的设置，机组既可在电站层HMI上操作，也可在现地HMI或传统控制盘上操作。机组的输出不受成组控制系统的控制，也不计入电站的总设定值内。 正常情况下，没有参加成组控制的机组选择“单机运行方式”，机组跳闸后则自动切至“试验运行方式”。当机组控制方式选择现地时，机组也转为“试验运行方式”。为了设计简化，可以取消试验方式的定义，将除“成组运行方式”外所有机组的状态定义为“单机运行方式”。 2.1.2 机组的控制分层： － 现地控制层 － 电站控制层 － 调度控制层 当机组现地盘柜上控制方式旋钮选择“现地”时，表示机组可以通过现地HMI“自动”或“单步”执行操作员命令，也可由现地控制盘按钮实施控制，这就是“现地控制层”。当选择“远方”时则机组的控制权就交给“电站控制层”，机组运行方式默认为单机。 在“电站控制层”，成组控制设置两种工作模式，一是“监视模式”，另一个是“自动模式”。当选择“监视模式”时，所有不在“试验运行方式”的机组都将自动转换到“单机运行方式”。机组的启动、停止控制，有功、无功的设定值修改都由操作员在电站层HMI上逐台完成。常规成组控制和优化只限于数据指示，并实时跟踪机组有、无功设定值。当选择“自动模式”时，操作员可在电站层的HMI上选择单机运行的机组加入成组，电站总的设定值也开始有效，参加成组机组的有功和无功就由成组软件计算和分配。机组的自动启动和停止交由成组软件控制。 为实现成组控制，首先应该选择成组“自动模式”，再将需要加入成组的机组选择“成组运行方式”。此时，操作人员还可以根据需要在电站层HMI上选择“现地”，将控制权留在电站侧；或者选择“远方”，把控制权移交到总调侧。 总调侧获取电站控制权后，“调度控制层”能够实现对电站总的有功、无功负荷的管理。机组控制分层结构如图1所示。 注：箭头表示控制命令的流向；黑圈加线段表示控制旋钮，白圈为选项 图1 电站控制结构图 成组负荷管理 成组控制的负荷管理部分根据水库有效水量和电站总有功功率设定值，控制整个电站的有功输出。 2.2.1负荷管理模式 负荷管理有三种模式：负荷设定模式、频率调节模式和频率辅助调节模式。根据电站远方／现地开关的设置，这三种负荷管理模式可在调度侧或电厂进行选择。如图2所示： 注：箭头表示控制命令的流向；黑圈加线段表示控制旋钮，白圈为选项 图2 负荷（有功）控制结构图 负荷设定模式 在负荷设定模式下，操作员可以选择日负荷曲线或操作员负荷设定值这两种方法。 当选择了日负荷曲线时，电站计算机按照日负荷曲线的给定值计算和分配机组的出力。为了避免机组的频繁启停，在负荷曲线的变化需要启停机组时，成组控制系统将检查以后两个负荷点（15分钟或5分钟一个点）的负荷值是否有相同的要求后