新能源转换与控制技术惠晶方光辉第7章节水能小水力发电与控制技术.ppt

7.2.2 水电站的组成 负载要求电能的电压和频率应为额定值，波动小。 发电机发出电能的电压、频率或并网电压、频率的稳定度分别取决于发电机或电网内无功与有功功率的平衡。 频率的波动是由发电机输入功率和输出功率之间的不平衡引起的。 电压的波动主要由负载大小的变化和负载性质的变化（即有功功率和无功功率的变化）引起。 微机调速器有频率调节、功率调节和水轮机开度调节三种调节模式。 不同的工况下，微机调速器的调节模式不同： 空载状态下只能是频率模式； 并网后如调度中心要求机组担任调频任务，则调速器必须处于频率调节模式； 如果调度中心要求机组担任额定负载调节，则调速器可处于功率调节或开度调节模式下运行。 由式（7－25）可见，在发电机励磁电流不变，即空载感应电动势Eq不变时，发电机端电压随着无功电流的增大而减小，为维持端电压不变，必须增大发电机的励磁电流。 同理，无功电流减小时，发电机端电压将增大，必须减小励磁电流。 同步发电机励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持发电机输出电压为给定水平。 自动励磁调节器的控制规律有比例式（P）、比例积分式（PI）及比例积分微分式（PID）。 比例式是按发电机电压及电流的偏差进行调节。 比例积分式除按比例式调节外，尚有积分部分，可提高调节的准确度。 比例积分微分式除按比例调节外，还引入电压、电流的导数或转速频率等信号，以改善电力系统的动态性能。 交流励磁机励磁系统的核心设备是交流励磁机，交流励磁机容量相对较小，只占同步发电机容量的0.3～0.5，且时间常数也较小（即响应速度快）。交流励磁机系统也有他励方式和自励方式两种。 交流励磁机系统是采用专门的交流励磁机代替了直流励磁机，并与发电机同轴。它运行发出的交流电，经整流电路后变成直流，供给发电机励磁。 微机(数字)式励磁调节器其构成的主要环节与模拟型调节器相似 微机型励磁调节器是由一台专用的计算机控制系统构成 计算机控制系统由硬件(即电气元件)和软件(即程序)两部分组成 (1) 低压个别补偿 (2) 低压集中补偿 (3) 高压集中补偿 三相共补是根据三相总的无功需求来投切电容器组，电容器接法为三角形。三相共补适用于三相负载较平衡的场合。 三相分补则是根据每相各自的无功需求投切电容器组，电容器接法为星形。三相分补用于三相负载不平衡的场合。 把三相共补和三相分补相结合，便实现补偿综合方案－－混补，可以用于任何负载。 静止无功补偿器（SVC）的控制器是无功补偿装置的指挥系统，目前一般由单片机、PLC、DSP等微机控制。 无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。 采样方式不同，无功功率补偿控制器不同。主要有功率因数型控制器和无功电流（无功功率）型控制器两种。 由于水电厂的调节性能好、调节速度快，一般情况下由水电厂承担电力系统中峰荷和备用机组。 水轮同步发电机的并网方法可分为准同步（准同期）并网和自同步（自同期）并网两种。 一般采用准同步并网方法将发电机组投入运行。 (1) 主机主机由微处理器(CPU)、存贮器(RAM、ROM)等组成。 （2）输入通道输入通道按发电机并网条件，分别从发电机和母线电压互感器二次侧交流电压信号中提取电压幅值、频率和相角差等三种信息，作为并网操作的依据。 发电机转速调节的增速 减速信号 调节发电机电压的升压、降压信号 并网断路器合闸脉冲控制信号。 人一机联系属常规外部设备。 其配置则视具体情况而定。主要用于程序调试、设置或修改参数。 在装置运行时，用于显示发电机并网过程中主要变量，如相角差，频率差、电压差的大小和方向以及调速、调压的情况。 为运行操作人员监视装置的运行提供方便。 常用的设备有键盘、按钮和CRT显示器等。 计算机监控系统用于小型水电站的自动监测、控制和保护，可对水电站实行遥测、遥信、遥调和遥控，使水电站运行实现高度自动化，实现少人或无人值班，提高了电站运行的经济性、可靠性和安全性。 小型水电站一般用于满足本地区负荷所需，单机容量小，机组事故停机对系统的影响较小。此类电站的计算机监控系统应本着安全经济的原则，根据小型水电站自动化设计的特点，寻求适合小型水电站的模式。 以常规控制装置为主，计算机监控为辅的方式，简称CASC方式； 简单的计算机监控与常规控制装置双重设置方式，简称CCSC方式； 以计算机监控为主、常规设备为辅的CBSC方式； 融合计算机数据采集与数字监控为一体的全计算机监控SCADA方式。?? 数据的采集预处理 机组的运行状态检测和运行参数的自动记录与打印 机组的正常自动化操作 机组的机械保护与电气保护 有功和无功的自动调节 自动发电控制（AGC） 自动电压控制（AVC） 辅助设备的自动控制等功能。? 一是对全厂设备进行集中控制的部分，称之为厂