[发明专利]用于对水力发电站的输出进行控制的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对水力发电站的输出进行控制的方法和装置，该水力发电站具有多个执行无调速运行的发电机。

背景技术

在每个国内的电力公司内，为了确保系统的高品质从而避免发生停电，在图5所示的中央控制站1中，维持系统频率，并且控制潮流。就系统频率的维持而言，为了实现整个系统的需求(负荷量)和供给(发电量)之间的平衡，计算指示输出值，其中，并入了以日需求预测为依据的负荷曲线图以及相应于系统频率的瞬时变化的补偿量，并且调整每个发电站的有功功率。

通常，负荷曲线图只表示数值的规则变化，而变化的补偿量是瞬时变化的。因此，在很多情况下，将它们作为独立的指示值输出给各个发电站(火力发电站3、核电站4、水力发电站5和6等等)。在下文中，将对应于负荷曲线图的指示输出功率值称作DPC指示值M，并且将对应于瞬时变化的补偿量的指示输出功率值称作AFC指示值N。

指示输出(功率)值被从中央控制站1中的中央负荷调度控制部7逐个地输出给例如大型火力发电站3和核电站4。另一方面，很少有将指示输出值直接从中央控制站1中的中央负荷调度控制部7逐个地输出给水力发电站5、6、......的情况。就水力发电站5、6、......而言，在中央控制站1的控制下，将总DPC指示值M和总AFC指示值N发送给控制水力发电站5、6、......的本地调度站2。然后，本地调度站2通过输出分配部8将已经接收的总DPC指示值M和总AFC指示值N分配给水力发电站5、6、......。

具体而言，在本地调度站2中的输出分配部8中，DPC指示值分配部9将DPC指示值分配给水力发电站5、6、......，并且每个发电站的AFC量计算部10利用AFC指示值N来计算每个水力发电站5、6、......的AFC量，如图6所示。本地调度站2利用DPC指示值与AFC量的总和来计算水力发电站5、6、......的指示输出值X1—Xn，并且将指示输出值X1—Xn输出给水力发电站5、6、......。

在包括多个主机(发电机)的每个水力发电站5和6中的发电站公共控制部11中，指示值分配部12还将从本地调度站2接收到的对应指示输出值X1—Xn作为指示输出值Y1—Yn分配给各个发电机，并且在每个发电机中，对应的主控制部13-1—13-n中的自动负荷调节(ALR)部14(图7)响应对应的指示输出值Y1—Yn来输出对应的输出增大/减小控制信号Z1—Zn，以将每个发电机的输出调整成指示输出值Y1—Yn中的一个对应指示输出值，如图5和图6所示。

在从发电站公共控制部11中的指示值分配部12将对应的指示输出值X1—Xn分配给各个发电机的情况下，当发电机容量相同时，在很多情况下，将从本地调度站2接收到的对应的指示输出值X1—Xn以取决于正在运行的发电机的数目的方式进行平均分配(参考专利文献1：日本特开平4-281330)。可替代地，可以在多个发电机中执行高效分配，而不是平均分配(参考专利文献2：日本特开平3-195398)。

另一方面，在很多情况下，在火力发电站3、核电站4、抽水蓄能电站、具有较大容量的水力发电站5、6、......中，在调速控制部15-1—15-n(图5)中的每一个中，响应于系统频率的变化在对应的一个发电机中执行无调速运行从而有助于电力系统的系统频率的稳定性。

例如，在水力发电站5的发电机1的调速控制部15-1中，在发电机与电力系统并联连接之前，利用加减器18获得由检测电路16检测的发电机实际速度Na与由额定速度设定部17设定的额定速度No之间的偏差ΔN，并且PID计算器19对偏差ΔN执行比例、积分和微分操作以计算导向叶片(GV)的目标开度A，如图7所示。加减器20响应于导向叶片的目标开度A与导向叶片(GV)的实际开度之间的差值来将用于控制导向叶片(GV)开度的信号B输出给变换器21，然后，变换器21调整导向叶片(GV)的开度，从而将水轮机的速度，也就是发电机的速度调整到额定速度No。

在这种情形中，在发电机是同步发电机的情况下，当发电机与电力系统并联连接时，发电机的实际速度(发电机的实际频率)等于电力系统的系统频率，并且开始发电。当发电机与电力系统并联连接时，执行无调速运行。在无调速运行期间，将负荷限制器(77)27中的设定值设置为上限。当导向叶片的目标开度A等于或大于该上限时，限制器28终止无调速运行。