CN101359891B - 用于对水力发电站的输出进行控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置中，在这些发电机中执行无调速运行，水力发电站中的发电站公共控制部包括用于检查各个发电机的无调速运行的无调速运行检查部和用于分别计算各个发电机的无调速补偿值的无调速补偿计算部。对于处于无调速运行状态中的发电机，发电站公共控制部将无调速补偿值加到发电机的指示输出值上，以确定发电机的新的指示输出值，并且根据新的指示输出值来控制发电机的输出。

Description

用于对水力发电站的输出进行控制的方法和装置

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。

当发电机1并联连接到电力系统时并且当电力系统的频率没有变化时，利用电压互感器-电流互感器22检测发电机产生的电压和电流，并且利用功率变换器23检测实际的发电量(实际输出功率)。控制发电机的主控制部13-1中的自动负荷调节(ALR)部14将所述输出增大/减小控制信号Z1输出给发电机的调速控制部15-1中的负荷设定部(65P)24，从而改变负荷设定部24中的设定值，其中所述输出增大/减小控制信号Z1用于将实际产生的电力调整为指示输出值Y1(目标电力值)。调速控制部15-1中的加减器25获得导向叶片(GV)的实际开度与负荷设定部24中的设定值的偏差。然后，将该偏差乘以速度下降率(permanent speed droop)26，从而得到导向叶片(GV)开度控制量C。

此时，该系统频率fa与基准频率设定部17的额定频率fo(即，额定速度No)彼此一致，从而这些频率之间的偏差Δf为零，其中系统频率fa是发电机的实际频率(即，实际速度Na)。因此，响应于导向叶片开度控制量C，PID计算器19计算导向叶片的目标开度A。加减器20利用导向叶片的实际开度与导向叶片的目标开度A之间的差值来获得用于控制导向叶片的开度的信号B，并且将用于控制导向叶片的开度的信号B输出给变换器21，从而改变导向叶片的开度。因此，发电机实际产生的电力(实际输出功率)受到控制，从而与目标电力值(指示输出功率值Y1)一致。

其次，在这种情形中，当电力系统的系统频率fa发生变化时，例如，当因为耗电量增加而使系统频率fa变得低于额定频率fo时，利用加减器18来计算由检测电路16检测的发电机实际频率(也就是系统频率fa)与基准频率设定部17的额定频率fo之间的偏差Δf。然后，PID计算器19根据该偏差Δf计算导向叶片的目标开度A，并且，加减器20利用导向叶片的目标开度A与导向叶片的实际开度之间的偏差来获得用于控制导向叶片开度的信号B。然后，变换器21响应于控制导向叶片开度的信号B来增大导向叶片(GV)的开度，这样，就增大了发电机产生的电力(实际输出功率)。

尽管通过这种方式增大了实际输出，但是电力系统中的水力发电站5的影响不大。因此，在很多情况下，系统频率fa的降低没有被消除。具体而言，尽管发电机的导向叶片的实际开度发生变化(增大)，但是系统频率fa与额定频率fo之间的偏差Δf变化(减小)很小。最终，导向叶片的开度增大，直到加减器29用由导向叶片的实际开度、负荷设定部24中的设定值以及速度下降率26确定的导向叶片开度控制量C抵消偏差Δf，使得发电机实际产生的电力(实际输出功率)被增大，然后变得稳定。在这种情况下，考虑响应性(包含缓冲罐)来执行该控制(参考专利文献3：日本特开平11-166470)。

在这种情况下，当在上述无调速运行期间没有进行无调速补偿时，因为从发电站公共控制部11输入的指示输出值Y1恒定不变，因此主控制部13-1中的自动负荷调节部14确定实际产生的电力(实际输出功率)相对于所述指示输出值Y过大，并由此通过输出所述输出增大/减小控制信号Z1来减小调速控制部15-1中的负荷设定部24中的设定值，从而将实际输出调整成所述指示输出值Y1，其中所述实际产生的电力由电压互感器-电流互感器22检测并且由功率变换器23转换成电力。相应地，导向叶片开度控制量C(负值)的绝对值大于偏差Δf(正值)的绝对值，并且PID计算器19将导向叶片的目标开度A设定成低值，这样就减小了导向叶片的开度，并且降低了发电机产生的电力。

也就是说，如图8中的没有无调速补偿情况下的特性曲线所示，当系统频率开始减小时(时间t1)，通过使系统频率回到额定频率的动作，导向叶片(GV)的开度会暂时增大。随后，调速控制部15-1中的负荷设定部24中的设定值就减小，从而保持产生的电力与指示输出值Y1一样多。因此，要对减小导向叶片开度的动作进行加强，并且导向叶片的开度收敛于恒定值。

相应地，在实际运行中，在很多情况下，当本地调度站2计算水力发电站5、6、......的指示输出值X1—Xn时，本地调度站2通过给水力发电站5、6、......的DPC指示值和AFC量增加用于补偿无调速运行的无调速补偿来将水力发电站5、6、......的指示输出值X1—Xn设定为高值，如图6所示。无调速补偿计算部30通过并入偏差来整体计算每个水力发电站的无调速补偿，其中该偏差是通过向额定频率fo加上电力系统的系统频率fa或从额定频率fo上减去电力系统的系统频率fa得到的。

当指示输出值X1例如通过这种方式包含了无调速补偿时，在发电机的调速控制部15-1中，避免了由主控制部13-1中的自动负荷调节部14所引起的负荷设定部24中的设定值的减小。因而，当来自PID计算器19的导向叶片目标开度A小于负荷限制器27中的设定值时，避免了导向叶片开度的减小，这与图8中进行无调速补偿的情况一样。这样，避免了发电机产生的电力的降低，从而保持以下这种状态，在该种状态中，无调速运行增大了实际的输出，由此促进了系统频率的稳定性。

然而，在一些电厂中，发电站上游侧的中央控制站1或本地调度站2可以不包括系统频率稳定系统(例如，DPC指示值M和AFC指示值N)。甚至在设置了系统频率稳定系统时，在很多情况下，本地调度站2中不进行无调速补偿。还描述了与专利文献4(日本特开平No.2003-324993)中公开的水力发电站调速控制部相关的无调速补偿，在该无调速补偿中，将无调速补偿值加到指示输出值上。

在本地调度站2中，根据例如发电机并联连接的状态来计算每个水力发电站5、6、......中正在运行的发电机的数目，并且整体计算每个水力发电站的AFC量、无调速补偿等等。然后，计算水力发电站5、6、......的指示输出值X1—Xn。然而，在本地调度站2中，无法检查每个发电机的具体运行状态。因此，在一些情况下，假定负荷受到负荷限制器27的限制且不执行无调速运行的发电机是受到无调速补偿的发电机，那么可以计算正在运行的发电机的数目，并且可以计算水力发电站5、6、......的指示输出值X1—Xn。在这种情况下，增加或减去一个等于或大于预定无调速补偿的数值，可以输出不是预期的指示输出值X1—Xn。

而且，无调速运行中的导向叶片开度控制量C对所有发电机而言可以是不相同的，这取决于速度下降率26、负荷设定部(65P)24中的设定值、偏差ΔN(Δf)、以及对应一个发电机中的每个调速控制部15-1—15-n中的导向叶片的实际开度。因此，导向叶片开度控制量C可以变化并且导向叶片开度控制量C可以偏离在本地调度站2中计算的无调速补偿(图6)。

而且，在一些电厂中，当上游侧的中央控制站1或本地调度站2中没有提供无调速补偿功能时，就会形成图8所示的没有无调速补偿的状态，并且，无法保持系统频率稳定性的可能性很高。在一些电厂中，在很多情况下，存在操作者。因此，可以考虑进行由操作者作出的决定来校正指示输出值X1—Xn的操作，但这是不切实际的。

而且，在专利文献4所述的无调速补偿功能中，调速控制部增加了延迟特性以避免控制的瞬态不稳定性，并且这些功能主要涉及调速控制部的功能。因此，不打算响应于电力系统的系统频率的变化而执行综合控制(系统频率的调整)。

发明内容

鉴于上述情形，构想出了本发明，本发明的目的是提供一种用于控制水力发电站的输出的方法和装置，其中，通过适当地对每个发电机执行无调速补偿来适当地控制每个发电机的输出功率，由此可靠地促进系统频率的稳定性。

上述目的和其它目的可以根据本发明得以实现，一方面，本发明提供了一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在这些发电机中执行无调速运行，该方法包括下列步骤：

在所述水力发电站中，检查每个所述发电机的无调速运行；

计算每个所述发电机的无调速补偿值；

对于处于无调速运行状态的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到所述发电机的相应指示输出功率值上，以确定每个所述发电机的新的指示输出功率值；以及

根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出。

在本发明的另一方面中，还提供了一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在这些发电机中执行无调速运行，并且发电站公共控制部中的指示值分配部以取决于正在运行的发电机数目的方式将指示输出值分配给发电机，该方法包括下列步骤：

在所述发电站公共控制部中，检查每个所述发电机的无调速运行；

计算每个所述发电机的无调速补偿值；

对于处于无调速运行状态的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部计算的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出值；以及

用于所述发电机的主控制部根据来自所述发电站公共控制部的所述新的指示输出值来控制所述发电机的输出。

在本发明的另一方面中，还提供了一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在这些发电机中执行无调速运行，发电站公共控制部中的指示值分配部以取决于正在运行的发电机数目的方式将指示输出值分配给发电机，并且发电机的各个主控制部中的自动负荷调节部根据指示输出值来控制发电机的输出，该方法包括下列步骤：

在所述主控制部中，检查由所述各个主控制部控制的所述发电机的无调速运行；

计算所述发电机的无调速补偿值；

对于被确认处于无调速运行状态的受到控制的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出值；以及

所述各个主控制部中的所述自动负荷调节部根据所述新的指示输出值来控制所述发电机的输出。

在本发明的另一方面中，还提供了一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在这些发电机中执行无调速运行，并且所述水力发电站包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对每个所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对每个所述发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到所述发电机的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出值，并且根据所述新的指示输出值来控制所述发电机的输出。

在本发明的另一方面中，还提供了一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在这些发电机中执行无调速运行，并且发电站公共控制部包括以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式对指示输出值进行分配的指示值分配部，

所述发电站公共控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出值，

其中，每个所述发电机的主控制部根据来自所述发电站公共控制部的所述新的指示输出值来控制所述发电机的输出。

在本发明的另一方面中，还提供了一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在这些发电机中执行无调速运行，其中所述水力发电站还包括发电站公共控制部和用于所述发电机的主控制部，所述发电站公共控制部包括以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式对指示输出值进行分配的指示值分配部，而所述主控制部包括各自的自动负荷调节部，所述自动负荷调节部根据来自所述指示值分配部的所述指示输出值来控制所述发电机的输出，

其中，每个所述主控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的相应一个发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的所述相应一个发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的受到控制的每个所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出功率值上，以确定每个所述发电机的新的指示输出功率值，

其中，各个所述主控制部中的所述自动负荷调节部根据所述新的指示输出值来控制所述发电机的输出。

在上述装置的优选实施例中，无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在发电机中的使用状态、发电机与电力系统并联连接的状态以及无调速补偿在发电机中的设定状态，来确认目标发电机的无调速运行状态。

进一步期望的是，无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在发电机中的使用状态和发电机与电力系统并联连接的状态，以及通过检测导向叶片的开度小于用于限制发电机的负荷的设定值，来确认目标发电机的无调速运行状态。

根据本发明的上述特征，可以通过适当地对每个发电机执行无调速补偿来适当地控制每个发电机的输出，由此可靠地促进系统频率的稳定性。

附图说明

在附图中：

图1是控制方框图，示出了应用了本发明的输出功率控制部的第一实施例的水力发电站的发电站公共控制部，并且还示出了本地调度站；

图2是控制方框图，示出了图1的第一种类型的无调速运行检查部的部件；

图3是控制方框图，示出了图1的第二种类型的无调速运行检查部的部件；

图4是控制方框图，示出了应用了本发明的输出功率控制部的第二实施例的水力发电站的主控制部；

图5是控制方框图，示出了整个电力系统的公知控制系统的分级结构；

图6是控制方框图，示出了图5的本地调度站和相关装置的部件；

图7是控制方框图，示出了图5的水力发电站的部件；以及

图8A是曲线图，示出了电力系统的系统频率的变化；而图8B是曲线图，示出了在有无调速补偿情况和在没有无调速补偿情况时的导向叶片(GV)开度的变化。

具体实施方式

现在将参照附图来描述本发明的最优实施例。然而，本发明不局限于这些实施例。

[第一实施例]

参照图1，在第一实施例中，将相同的附图标记添加在那些与参照图5-7描述的元件或部件相对应的元件或部件上，并且本文简化或省略了对它们的描述。

如图1和图5所示，每个水力发电站40(包括多个执行无调速运行的发电机)中的控制部包括发电站公共控制部41、主控制部13-1—13-n以及调速控制部15-1—15-n。发电站公共控制部41的部件和本地调度站42的部件不同于上述常规装置中的那些部件，本地调度站42用于将指示输出值X1—Xn输出给发电站公共控制部41。

具体而言，本地调度站42不包括无调速补偿计算部30。在本地调度站42中，DPC指示值分配部9对来自中央控制站1的DPC指示值M进行分配，作为各个水力发电站40的DPC指示值。AFC量计算部10根据来自中央控制站1的AFC指示值N来计算各个水力发电站40的AFC量，然后，将指示输出值X1—Xn输出给各个水力发电站40，指示输出值X1—Xn是各个水力发电站40的DPC指示值和AFC量之和。这样，从本地调度站42输出到各个水力发电站40的指示输出值X1—Xn不包括无调速补偿。

发电站公共控制部41包括指示值分配部12、无调速运行检查部43-1—43-n或44-1—44-n、以及无调速补偿计算部45-1—45-n。为每个水力发电站40中的各个发电机都提供了无调速运行检查部43-1—43-n(或44-1—44-n)和无调速补偿计算部45-1—45-n。发电站公共控制部41中的指示值分配部12将对应的指示输出值X1—Xn以取决于对应一个水力发电站40中的正在运行的发电机的数目的方式进行分配并且将指示输出值Y1—Yn输出给各个发电机。

在发电站公共控制部41中，无调速运行检查部43-1—43-n检查各个发电机中的无调速运行。例如，如图2所示，无调速运行检查部43-1—43-n中的每一个都包括运行模式设定部46和判定部47。在运行模式设定部46中，当使用无调速补偿时，用户操作设定操作部48A，当不用无调速补偿时，用户操作复位操作部48B。当对设定操作部48A进行操作时，设定操作部48A输出无调速补偿使用模式信号K1。在根据从运行模式设定部46输入的无调速补偿使用模式信号K1来对使用无调速补偿的状态进行检测的时候，当从控制对应发电机的一个主控制部13-1—13-n输入了用于指示自动负荷调节部14正被使用的ALR使用状态信号K2时，并且当输入了用于指示对应发电机与电力系统并联连接的并联连接状态信号K3时，判定部47判定发电机处于无调速运行状态并且输出无调速运行检测信号J。

如图3所示，在无调速运行检查部44-1—44-n中的每一个中，用比较器49代替图2中的运行模式设定部46。当导向叶片(GV)的实际开度小于负荷限制器27(参照图7)中的设定值时，比较器49判定对应的发电机处于执行无调速运行的状态，并且输出无调速运行使能信号K4。在输入无调速运行使能信号K4的时候，当从控制对应发电机的一个主控制部13-1—13-n输入ALR使用状态信号K2时，并且当输入了对应发电机的并联连接状态信号K3时，判定部47判定发电机处于无调速运行状态并且输出无调速运行检测信号J。

如图1所示，通过并入由发电站公共控制部41中的加减器50计算的系统频率fa与额定频率fo之间的偏差Δf，无调速补偿计算部45-1—45-n分别计算发电机的无调速补偿值W1—Wn。无调速补偿计算部45-1—45-n分别对由无调速运行检查部43-1—43-n或44-1—44-n确认的处于无调速运行状态的发电机的无调速补偿值W1—Wn进行计算，如上所述，并且将无调速补偿值W1—Wn分别输出给设置在发电站公共控制部41中的加减器51-1—51-n，加减器51-1—51-n对应于各个发电机。而且，无调速补偿计算部45-1—45-n分别将零输出给加减器51-1—51-n，作为没有被确认处于无调速运行状态的发电机的无调速补偿值W1—Wn。

发电站公共控制部41中的加减器51-1—51-n分别对从指示值分配部12输出的指示输出值Y1—Yn和从各个无调速补偿计算部45-1—45-n输出的无调速补偿值W1—Wn进行相加，以计算各个发电机的新的指示输出值P1—Pn。指示输出值P1—Pn分别被输出给主控制部13-1—13-n，并且主控制部13-1—13-n根据指示输出值P1—Pn分别控制发电机的输出(产生的电力)，如图5和图7所示。

因此，当前第一实施例可以获得下列有益效果(1)—(3)。

(1)对于由无调速运行检查部43-1—43-n或44-1—44-n确认的处于无调速运行状态的发电机，发电站公共控制部41中的加减器51-1—51-n分别将由各个无调速补偿计算部45-1—45-n计算的无调速补偿值W1—Wn加到发电机的指示输出值X1—Xn上，以便将新的指示输出值P1—Pn输出到发电机。而且，对于没有被确认处于无调速运行状态的发电机，将指示输出值Y1—Yn作为指示输出值P1—Pn输出，而不必加上无调速补偿值W1—Wn。因此，通过适当地对各个发电机执行无调速补偿，可以控制各个发电机的输出(产生的电力)，由此可靠地促进系统频率的稳定性。

(2)尽管没有将无调速补偿计算部30(图6)设置在本地调度站42中(本地调度站42将每个指示输出值X1—Xn输出给一个对应的水力发电站40中的发电站公共控制部41)，但是将无调速补偿计算部45-1—45-n(图1)设置在发电站公共控制部41中，并且发电站公共控制部41向各个发电机输出指示输出值P1—Pn，其分别包括无调速补偿值W1—Wn。因此，在一些电厂中，在不改善中央控制站1、本地调度站42等的功能的情况下，在各个水力发电站40中，当需要无调速补偿时，可以执行无调速补偿，从而执行不禁止无调速运行的操作。因此，这也可靠地促进了系统频率的稳定性。

(3)由于每个无调速运行检查部43-1—43-n根据例如在用户对运行模式设定部46中的设定操作部48A进行操作后所输出的无调速补偿使用模式信号K1来检测无调速运行状态，因此发电站公共控制部41可以响应用户操作来执行无调速补偿。而且，由于每个无调速运行检查部44-1—44-n根据例如通过比较器49对导向叶片实际开度与负荷控制部27中的设定值进行比较后所输出的无调速运行使能信号K4来检测无调速运行状态，因此发电站公共控制部41可以响应发电机的实际运行状态来执行无调速补偿。

[第二实施例]

图4是控制方框图，示出了应用了本发明的输出功率控制部的第二个实施例的水力发电站的主控制部。在第二实施例中，将相同的附图标记添加在那些与参照图5-7描述的元件或部件相对应的元件或部件上，并且本文简化或省略了对它们的重复描述。

每个水力发电站60中的该第二实施例的控制部与第一实施例的控制部的不同在于：在水力发电站60中，没有在发电站公共控制部61中提供无调速运行检查部43-1—43-n(或44-1—44-n)和无调速补偿计算部45-1—45-n，而是在控制对应发电机的每个主控制部62-1—62-n中提供了无调速运行检查部63(或64)和无调速补偿计算部65。在这种情况下，本地调度站42的部件与第一实施例中的部件类似。因此，从本地调度站42输出给水力发电站60的指示输出值X1—Xn和从发电站公共控制部61输出给每个水力发电站60中的各个发电机的主控制部62-1—62-n的指示输出值Y1—Yn都没有无调速补偿。

无调速运行检查部63的部件与第一实施例中的每个无调速运行检查部43-1—43-n的部件类似。无调速运行检查部64的部件与第一实施例中的每个无调速运行检查部44-1—44-n的部件类似。例如，在控制发电机1的主控制部62-1中，在判定发电机中正在执行无调速运行后，无调速运行检查部63或64将无调速运行检测信号J输出给无调速补偿计算部65。

无调速补偿计算部65利用主控制部62-1中的加减器66计算的发电机频率fg1与额定频率fo之间的偏差Δf来计算发电机的无调速补偿值L1。当无调速运行检查部63或64确认了发电机的无调速运行状态时，无调速补偿计算部65计算无调速补偿值L1，如上所述，并且将无调速补偿值L1输出给设置在主控制部62-1中的加减器67。而且，当没有确认无调速运行状态时，无调速补偿计算部65将无调速补偿值L1输出给加减器67，其中，无调速补偿值L1为零。

主控制部62-1中的加减器67通过对无调速补偿值L1与从发电站公共控制部61中的指示值分配部12输出的指示输出值Y1进行相加来计算新的指示输出值Q1。主控制部62-1中的自动负荷调节部14将输出增大/减小控制信号Z1输出给发电机的调速控制部15-1中的负荷设定部24，以便调整发电机的实际输出(产生的电力)，该实际输出是针对指示输出功率值Q1(目标电力)利用功率变换器23获得的，从而通过调整负荷设定部24中的设定值来控制发电机的输出。

类似地，在每个水力发电站60的发电机n中，主控制部62-n中的无调速补偿计算部65计算无调速补偿值Ln，主控制部62-n中的加减器67输出指示输出功率值Qn，然后主控制部62-n中的自动负荷调节部14输出所述输出增大/减小控制信号Zn，从而通过对用于发电机的调速控制部15-n中的负荷设定部24中的设定值进行调整来控制发电机n的输出。

相应地，除了具有与第一实施例的有益效果(3)相类似的有益效果之外，当前第二实施例还获得了下列有益效果(4)和(5)。

(4)在控制每个水力发电站60中的对应发电机的每个主控制部62-1—62-n中，当无调速运行检查部63或64确认了对应发电机的无调速运行状态时，加减器67将由无调速补偿计算部65计算的一个对应的无调速补偿值L1—Ln加到一个对应的指示输出功率值Y1—Yn上，从而输出发电机的一个对应的新的指示输出功率值Q1—Qn。当没有确认发电机处于无调速运行状态时，加减器67输出对应的指示输出值Y1—Yn，将它们作为对应的指示输出值Q1—Qn，而不必加上无调速补偿值L1—Ln。因此，可以通过适当地对各个发电机执行无调速补偿来控制各个发电机的输出(产生的电力)，由此可靠地促进系统频率的稳定性。

(5)无调速补偿计算部30(图6)没有设置在本地调度站42中(本地调度站42用于将对应的指示输出值X1—Xn输出给每个水力发电站60中的发电站公共控制部61)，无调速补偿计算部45-1—45-n(图1)没有设置在每个水力发电站60的发电站公共控制部61中，而是在控制每个水力发电站60的对应发电机的每个主控制部62-1—62-n中设置了无调速补偿计算部65(图4)。在这种配置中，每个主控制部62-1—62-n中的加减器67根据从无调速补偿计算部65输出的对应的无调速补偿值L1—Ln来计算对应的指示输出功率值Q1—Qn，并且，自动负荷调节部14根据对应的指示输出功率值Q1—Qn来控制对应的发电机。因此，当安装各个发电机时，或者当更新现有发电机时，不必对发电站公共控制部61的功能进行改进、不必进行针对改进的修改等，由此有益地增加了无调速补偿功能。这种配置在中央控制站1和本地调度站42没有无调速补偿功能的一些厂中有效。

Claims (12)

1.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在所述多个发电机中执行无调速运行，并且所述水力发电站包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对每个所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对每个所述发电机的无调速补偿值进行计算，该方法包括下列步骤：

在所述水力发电站中，检查每个所述发电机的无调速运行；

计算每个所述发电机的无调速补偿值；

对于处于无调速运行状态的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到所述发电机的相应指示输出功率值上，以确定每个所述发电机的新的指示输出功率值；以及

根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态、所述发电机与电力系统并联连接的状态以及无调速补偿在所述发电机中的设定状态，来确认目标发电机的无调速运行状态。

2.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在所述多个发电机中执行无调速运行，并且所述水力发电站包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对每个所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对每个所述发电机的无调速补偿值进行计算，该方法包括下列步骤：

在所述水力发电站中，检查每个所述发电机的无调速运行；

计算每个所述发电机的无调速补偿值；

对于处于无调速运行状态的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到所述发电机的相应指示输出功率值上，以确定每个所述发电机的新的指示输出功率值；以及

根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态和所述发电机与电力系统并联连接的状态，并且通过检测导向叶片的开度小于用于限制所述发电机的负荷的设定值，来确认目标发电机的无调速运行状态。

3.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在所述多个发电机中执行无调速运行，发电站公共控制部中的指示值分配部以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式将指示输出值分配给所述发电机，并且所述发电站公共控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机的无调速补偿值进行计算，该方法包括下列步骤：

在所述发电站公共控制部中，检查每个所述发电机的无调速运行；

计算每个所述发电机的无调速补偿值；

对于处于无调速运行状态的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部计算的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值；以及

用于所述发电机的主控制部根据来自所述发电站公共控制部的所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态、所述发电机与电力系统并联连接的状态以及无调速补偿在所述发电机中的设定状态，来确认目标发电机的无调速运行状态。

4.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在所述多个发电机中执行无调速运行，发电站公共控制部中的指示值分配部以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式将指示输出值分配给所述发电机，并且所述发电站公共控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机的无调速补偿值进行计算，该方法包括下列步骤：

在所述发电站公共控制部中，检查每个所述发电机的无调速运行；

计算每个所述发电机的无调速补偿值；

对于处于无调速运行状态的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部计算的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值；以及

用于所述发电机的主控制部根据来自所述发电站公共控制部的所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态和所述发电机与电力系统并联连接的状态，并且通过检测导向叶片的开度小于用于限制所述发电机的负荷的设定值，来确认目标发电机的无调速运行状态。

5.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在所述多个发电机中执行无调速运行，发电站公共控制部中的指示值分配部以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式将指示输出值分配给所述发电机，所述发电机的各个主控制部中的自动负荷调节部根据所述指示输出值来控制所述发电机的输出，并且每个所述主控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的相应一个发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的所述相应一个发电机的无调速补偿值进行计算，该方法包括下列步骤：

在所述主控制部中，检查由所述各个主控制部控制的所述发电机的无调速运行；

计算所述发电机的无调速补偿值；

对于被确认处于无调速运行状态的受到控制的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值；以及

所述各个主控制部中的所述自动负荷调节部根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，

其中，所述无调速运行检查部通过检测所述自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态、所述发电机与电力系统并联连接的状态以及无调速补偿在所述发电机中的设定状态，来确认目标发电机的无调速运行状态。

6.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的方法，在所述多个发电机中执行无调速运行，发电站公共控制部中的指示值分配部以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式将指示输出值分配给所述发电机，所述发电机的各个主控制部中的自动负荷调节部根据所述指示输出值来控制所述发电机的输出，并且每个所述主控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的相应一个发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的所述相应一个发电机的无调速补偿值进行计算，该方法包括下列步骤：

在所述主控制部中，检查由所述各个主控制部控制的所述发电机的无调速运行；

计算所述发电机的无调速补偿值；

对于被确认处于无调速运行状态的受到控制的所述发电机，将所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值；以及

所述各个主控制部中的所述自动负荷调节部根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，

其中，所述无调速运行检查部通过检测所述自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态和所述发电机与电力系统并联连接的状态，并且通过检测导向叶片的开度小于用于限制所述发电机的负荷的设定值，来确认目标发电机的无调速运行状态。

7.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在所述多个发电机中执行无调速运行，并且所述水力发电站包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对每个所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对每个所述发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到所述发电机的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值，并且根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，并且

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态、所述发电机与电力系统并联连接的状态以及无调速补偿在所述发电机中的设定状态，来确认目标发电机的无调速运行状态。

8.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在所述多个发电机中执行无调速运行，并且所述水力发电站包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对每个所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对每个所述发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到所述发电机的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值，并且根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，并且

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态和所述发电机与电力系统并联连接的状态，并且通过检测导向叶片的开度小于用于限制所述发电机的负荷的设定值，来确认目标发电机的无调速运行状态。

9.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在所述多个发电机中执行无调速运行，并且发电站公共控制部包括以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式对指示输出值进行分配的指示值分配部，

所述发电站公共控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值，

其中，每个所述发电机的主控制部根据来自所述发电站公共控制部的所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，并且

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态、所述发电机与电力系统并联连接的状态以及无调速补偿在所述发电机中的设定状态，来确认目标发电机的无调速运行状态。

10.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在所述多个发电机中执行无调速运行，并且发电站公共控制部包括以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式对指示输出值进行分配的指示值分配部，

所述发电站公共控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出值上，以确定所述发电机的新的指示输出功率值，

其中，每个所述发电机的主控制部根据来自所述发电站公共控制部的所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，并且

其中，所述无调速运行检查部通过检测自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态和所述发电机与电力系统并联连接的状态，并且通过检测导向叶片的开度小于用于限制所述发电机的负荷的设定值，来确认目标发电机的无调速运行状态。

11.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在所述多个发电机中执行无调速运行，其中所述水力发电站还包括发电站公共控制部和用于所述发电机的主控制部，所述发电站公共控制部包括以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式对指示输出值进行分配的指示值分配部，而所述主控制部包括各自的自动负荷调节部，所述自动负荷调节部根据来自所述指示值分配部的所述指示输出值来控制所述发电机的输出，

其中，每个所述主控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的相应一个发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的所述相应一个发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的受到控制的每个所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出功率值上，以确定每个所述发电机的新的指示输出功率值，

其中，各个所述主控制部中的所述自动负荷调节部根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，并且

其中，所述无调速运行检查部通过检测所述自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态、所述发电机与电力系统并联连接的状态以及无调速补偿在所述发电机中的设定状态，来确认目标发电机的无调速运行状态。

12.一种用于对包括多个发电机的水力发电站的输出进行控制的装置，在所述多个发电机中执行无调速运行，其中所述水力发电站还包括发电站公共控制部和用于所述发电机的主控制部，所述发电站公共控制部包括以取决于正在运行的所述发电机的数目的方式对指示输出值进行分配的指示值分配部，而所述主控制部包括各自的自动负荷调节部，所述自动负荷调节部根据来自所述指示值分配部的所述指示输出值来控制所述发电机的输出，

其中，每个所述主控制部包括无调速运行检查部和无调速补偿计算部，所述无调速运行检查部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的相应一个发电机的无调速运行进行检查，而所述无调速补偿计算部对所述发电机中的由每个所述主控制部控制的所述相应一个发电机的无调速补偿值进行计算，

其中，对于由所述无调速运行检查部确认的处于无调速运行状态的受到控制的每个所述发电机，将由所述无调速补偿计算部计算的所述发电机的所述无调速补偿值加到由用于所述发电机的所述指示值分配部处理的相应指示输出功率值上，以确定每个所述发电机的新的指示输出功率值，

其中，各个所述主控制部中的所述自动负荷调节部根据所述新的指示输出功率值来控制所述发电机的输出，并且

其中，所述无调速运行检查部通过检测所述自动负荷调节部在所述发电机中的使用状态和所述发电机与电力系统并联连接的状态，并且通过检测导向叶片的开度小于用于限制所述发电机的负荷的设定值，来确认目标发电机的无调速运行状态。

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