CN215870793U - 流域梯级电厂厂间负荷转移系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统，流域梯级电厂负荷监测装置和电网负荷指令接收装置与主机连接，主机将分析的数据传输到负荷转移计划输出装置，负荷转移计划输出装置控制负荷控制装置控制电厂负荷转移，主机的数据通过数据库进行储存。该系统能够提高水能利用率、调整梯级水库水位，避免泄洪、电量转移，提高发电效益、机组形式不同，可提高机组运行工况，通过合理的流域梯级电厂负荷转移，在保证安全运行的前提下，尽可能的让电价高的电厂优先发电，同时保持各梯级水库水位平衡，提高发电效益。

Description

流域梯级电厂厂间负荷转移系统

技术领域

本实用新型涉及流域梯级电厂厂间负荷转移系统领域，尤其是涉及一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统法。

背景技术

自河流的上游起，由上而下地拟定一个河段接一个河段的水利枢纽系列、呈阶梯状的分布形式，这样的开发方式称为梯级开发。通过梯级开发方式所建成的一连串的水电站，称为梯级式水电站。每个梯级式水电站的水库即为梯级水库。

流域梯级电厂及梯级水库的关系：流域梯级电厂存在着电力与水位（水量）的联系，上一级水电厂的发电量（用于发电的水）会对下一级水电厂的水位、发电量产生影响，同样，下一级水库水位较高，对上一级水电厂同样会产生影响。

降雨对梯级电站的影响，降雨在流域上游，则降雨对整个流域梯级电厂发电运行都会产生影响，降雨发生在流域下游，就只对下游电厂产生影响。所以，在不同降雨地点及降雨量的情况，发电运行调度手段不同。

流域梯级电厂对发电效益的影响，一般情况下，流域梯级电厂的最上游的电厂水头较高，发电效益较高，流域梯级电厂的最下游的电厂水头较低，发电效益一般。在制定调度运行策略及实际调度运行工作中，通过会进行详细的计算，计算出最大发电效益的运行方式。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统法，解决梯级式水电站水电厂的发电量调度的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统，流域梯级电厂负荷监测装置和电网负荷指令接收装置与主机连接，主机将分析的数据传输到负荷转移计划输出装置，负荷转移计划输出装置控制负荷控制装置控制电厂负荷转移，主机的数据通过数据库进行储存。

优选方案中，流域梯级电厂负荷监测装置：对流域梯级电厂各发电机组的负荷进行监测，将各发电机组负荷数据传输至流域梯级电厂负荷转移系统主机，进行负荷转移计算；

电网负荷指令接收装置：接收电网负荷指令，并将接收的指令传输至主机内，主机通过计算，确定需要的各流域梯级电厂需要转移的负荷量；

主机：用于计算如何转移负荷及转移的负荷量；

数据库：用于存储接收的流域梯级电厂负荷情况、电网负荷指令，通过计算后需要转移负荷的情况；

负荷转移计划输出装置：主机计算好的负荷转移计划通过该装置传输至负荷控制装置；

负荷控制装置：控制发电机组负荷，发电机负荷需要变化时，该装置进行发电机负荷调整。

优选方案中，电网负荷指令接收装置包括：负荷调整指令接收、负荷调整指令判断和负荷指令相关报警；

负荷调整指令接收：对负荷指令进行判断，该指令有效，将该负荷指令作为下一负荷调整值，指令无效，则保持当前发电状态不变。

负荷调整指令判断：对接收的电网负荷调整指令进行有效性判断，有效的负荷调整指令系统会执行，无效的负荷指令系统会保持现状，并进行报警提示；

负荷指令相关报警：根据无效指令或有效指令，发出报警，提示检查或者开停机。

优选方案中，指令有效性判断为：

两次负荷调整指令间隔时间小于60秒，视为无效指令。指令有效性判断；

本次负荷调整指令与上次负荷调整指令差值的绝对值大于200MW，本次负荷调整指令视为无效指令；

本次负荷调整指令与上次负荷调整指令差值的绝对值小于20MW，本次负荷调整指令视为无效指令；

流域梯级电厂负荷转移系统运行时检测流域梯级电厂开机情况，负荷调整指令超出已开机组的最大调节能力时，视为该指令有效，但会发出报警提示，提示工作人员及时开停机进行负荷指令调节。

本实用新型提供了一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统法，提高水能利用率：合理的进行流域梯级电厂负荷转移，使每个水库水位运行在最佳位置，即每个电厂都运行在安全合理的高水头位置，此种情况下，发电机耗水率最小，发电量最大，可以最大的提高水能利用率。

调整梯级水库水位，避免泄洪：通过流域梯级电厂之间负荷转移，可调整流域梯级电厂水库水位，使每个水库的水位都在合理范围内，不但提高了发电生产效益，更能避免泄洪的情况发生。

同一流域内的流域梯级电厂，因水库形式（多年调节水库、年调节水库、日调节水库）不同，从而库容不同。通过负荷在流域梯级电厂之间转移，继而转移了水量，对各梯级水库的水位进行了调节，使每个水库水位都在合理范围内。例如：尽可能的让多年调节水库的电厂蓄水，即少发电，而使日调节水库的电厂多发电，尽可能的保持安全水位以下运行，避免因突发降雨或者电网系统原因而产生泄洪的情况。

电量转移，提高发电效益：流域梯级电厂因所在区域或者参加调峰调频等原因，会导致电价不同，通过合理的流域梯级电厂负荷转移，在保证安全运行的前提下，尽可能的让电价高的电厂优先发电，同时保持各梯级水库水位平衡，提高发电效益。

机组形式不同，通过调整发电机运行负荷，改善机组运行工况：流域梯级电厂因水库形式、水头不同等原因，导致水轮发电机组形式不同，不同形式的发电机组在不同的水头及不同的负荷情况下，发电运行工况不同，发电机在最优工况下运行，不但发电效率最高，更能使设备安全稳定运行，提升发电机健康水平。通过流域梯级电厂之间负荷转移，可以使各流域梯级电厂发电机运行在最佳工况处，提升发电效益及发电机组健康水平，减少检修工作内容。

因流域梯级电厂处于不同电网区域，或者统一电厂内外送电压不同等原因，有时候发电会受到不同限制。在不同的电厂受到发电限制时，可进行流域梯级电厂负荷转移，使发电量不受到影响，同时也可以通过发电及时调整水库水位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型流域梯级电厂负荷转移系统图；

图2是本实用新型流域梯级电厂负荷转移流程图；

具体实施方式

实施例1

如图1~2所示，一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统，流域梯级电厂负荷监测装置和电网负荷指令接收装置与主机连接，主机将分析的数据传输到负荷转移计划输出装置，负荷转移计划输出装置控制负荷控制装置控制电厂负荷转移，主机的数据通过数据库进行储存。

优选方案中，流域梯级电厂负荷监测装置：对流域梯级电厂各发电机组的负荷进行监测，将各发电机组负荷数据传输至流域梯级电厂负荷转移系统主机，进行负荷转移计算；

电网负荷指令接收装置：接收电网负荷指令，并将接收的指令传输至主机内，主机通过计算，确定需要的各流域梯级电厂需要转移的负荷量；

主机：用于计算如何转移负荷及转移的负荷量；

数据库：用于存储接收的流域梯级电厂负荷情况、电网负荷指令，通过计算后需要转移负荷的情况；

负荷转移计划输出装置：主机计算好的负荷转移计划通过该装置传输至负荷控制装置；

负荷控制装置：控制发电机组负荷，发电机负荷需要变化时，该装置进行发电机负荷调整。

优选方案中，电网负荷指令接收装置包括：负荷调整指令接收、负荷调整指令判断和负荷指令相关报警；

负荷调整指令接收：流域梯级电厂集控中心接收电网调整负荷指令后，将该指令传输至流域梯级电厂负荷转移系统中，系统对该负荷指令进行判断，如果该指令有效，则将该负荷指令作为下一负荷调整值，如果指令无效，则保持当前发电状态不变。

负荷调整指令判断：流域梯级电厂负荷转移系统会对接收的电网负荷调整指令进行有效性判断，有效的负荷调整指令系统会执行，无效的负荷指令系统会保持现状，并进行报警提示。指令有效性判断1：两次负荷调整指令间隔时间小于60秒，时间定值可根据具体情况进行修改，视为无效指令。指令有效性判断2：本次负荷调整指令与上次负荷调整指令差值的绝对值大于200MW，差值可根据实际情况进行修改，本次负荷调整指令视为无效指令。指令有效性判断3：本次负荷调整指令与上次负荷调整指令差值的绝对值小于20MW，差值可根据实际情况进行修改，本次负荷调整指令视为无效指令。指令有效性判断4：流域梯级电厂负荷转移系统运行时检测流域梯级电厂开机情况，负荷调整指令超出已开机组的最大调节能力时，视为该指令有效，但会发出报警提示，提示工作人员及时开停机进行负荷指令调节。

负荷指令相关报警：负荷调整指令为无效指令时，流域梯级电厂负荷转移系统及时发出报警，提示工作人员进行检查。当系统判断电网负荷指令为有效指令，但是开停现状无法进行此次负荷调整时会进行报警，并给出开停机建议，工作人员根据实际情况进行开停机处理。

实施例2

结合实施例2进一步说明，如图1~2所示，流域梯级电厂负荷厂间转移运行方式包括手动模式、梯调控制模式、电网调度控制模式，流域梯级电厂负荷转移分配模式包括定值模式、曲线模式、手动设值模式。

手动模式:选择该模式后，流域梯级电厂负荷转移全部为手动模式，由系统计算出各流域梯级电厂需要进行的负荷转移量，工作人员可根据计算结果进行负荷转移，也可以根据工作人员自行计算结果或者根据实际运行情况进行负荷转移调节。该模式下，负荷转移及负荷调节工作全部为人工进行，系统只给出负荷调整建议及开停机情况建议，工作人员可根据建议执行负荷调整或者开停机，也可根据实际情况自行决定开停机及负荷调整。

梯调控制模式:选择该模式后，流域梯级电厂负荷转移由流域梯级电厂负荷转移系统计算并执行，当接收到新的有效的电网负荷调整指令后，系统进行计算，给出合理的负荷转移调整方案，由值班员进行确认后，便自动进行负荷分配，如果值班人员发现负荷转移分配存在不合理之处，可在上述负荷转移调整方案处进行修改，然后再点击确进行负荷分配转移。

电网调度控制模式：该系统选择电网调度控制模式后，当系统接收到有效的电网负荷调整指令后，立即根据系统计算的负荷转移方案进行负荷调整，无需人工进行任何操作。此时，值班人员发现负荷调整情况存在不合理或者不利于实际运行时，可将模式选择为手动模式，然后进行人工调整。

流域梯级电厂负荷转移分配模式：在不接收电网指令的情况下或者根据电网调度运行指令的方式下，流域梯级电厂负荷转移系统具有以下负荷转移调整方式。定值：选择该模式运行后，流域梯级电厂开机运行机组将在一个固定的负荷指令下长期运行，在该固定负荷指令下进行综合计算，确定一个合理的负荷分配方案后，所有参与调整转移的机组负荷调整至合理运行范围并保持长期运行。流域梯级电厂负荷转移系统不再进行负荷转移分配计算，参与负荷转移调整的机组不再进行负荷调整，知道下一个固定的负荷指令下发。

曲线：选择该模式后，将全天的发电计划或者某一时段的发电计划形成发电计划曲线，所有参与负荷调整转移的开机运行机组均进行负荷分配，该系统根据发电计划曲线进行流域梯级电厂负荷转移调整分配方案计算，计算出合理的运行方式，参与调整的机组安装分配方案进行负荷调整。

手动设值：选择该模式后，所有参与到流域梯级电厂负荷调整转移的机组均进行负荷分配。该模式只支持人工设定负荷指令，设定负荷指令后，该系统进行流域梯级电厂负荷转移调整分配方案计算，个机组按照方案进行负荷调整，后保持运行，直到下一人工设定负荷指令下发后系统再次进行负荷分配方案计算并进行负荷调整。

流域梯级电厂负荷转移调整范围包括单机运行、单电厂运行、多电厂运行、流域梯级电厂集控中心模式和电网调度模式。

单机运行：选择单机运行模式后，只有该机组参与流域梯级电厂负荷转移分配，当系统接收到新的电网负荷调指令后，系统根据开停机运行情况及参与负荷调整的机组情况进行计算，计算出负荷转移调整方案，进行负荷调整转移，如果，参与的负荷转移的机组不能完成负荷调整转移任务，即先进行可负荷调整的部分，然后系统进行报警，提示工作人员参与负荷调整转移的机组无法完成分配任务，需要工作人员手动干预负荷调整。

单电厂运行：选择单电厂运行模式后，仅该电厂处于开机状态的机组并且该机组选择单机运行模式时才能参加负荷调整转移。当系统接收新的有效的电网负荷指令时，系统进行负荷转移调整分配计算，可参与负荷转移调整的机组进行负荷调整，其他电站机组保持现状，当参与调整的机组无法完成负荷指令任务时，进行报警，提示工作人员及时人工干预。

多电厂运行：选择多电厂运行模式后，电厂处于开机状态的机组并且该机组选择单机运行模式时才能参加负荷调整转移。当系统接收新的有效的电网负荷指令时，系统进行负荷转移调整分配计算，可参与负荷转移调整的机组进行负荷调整，其他未选择多电站运行模式的电站机组保持现状，当参与调整的机组无法完成负荷指令任务时，进行报警，提示工作人员及时人工干预。

流域梯级电厂集控中心模式：选择集控中心模式后，流域梯级电厂开机运行的机组可参与到负荷调整转移，也可不参与，选择该模式后，会出现一个选择对话框，显示所有流域梯级电厂发电机组，无论是开机运行机组还是停机备用机组都可以被勾选，进行勾选后，被勾选的发电机组均参与到流域梯级电厂负荷调整转移，该系统进行负荷调整转移计算时以开机运行机组进行计算，可以计算出合理的分配方案即立即按照方案执行，如果已开机组无法执行该负荷调整指令，则系统根据计算结果，进行报警提示，提示工作人员需要进行开停机操作才能继续进行负荷调整转移工作，工作人员可根据实际情况进行负荷分配及开停机工作安排。

电网调度模式：选择电网调度模式后，只要是开机并网运行的机组，均接受电网调度的负荷指令进行调节，不需要对开机运行的机组进行运行模式选择，流域梯级电厂负荷转移系统根据开停机情况及各水库水位情况进行综合计算分析，确定分配方案，由所有开机运行的机组进行负荷分配。如果已开机组无法满足负荷调整需求，则报警，提示工作人员及时处理。此种模式下，无法进行人工干预，必须退出该模式，方可进行人工负荷调整干预。

流域梯级电厂负荷转移系统分配方案计算条件包括：各流域梯级电厂水库水位、降雨、天气情况、发电量、系统电压、机组检修、电网检修、发电机健康情况、开停机情况和经济效益。

各流域梯级电厂水库水位：水库正常运行时有正常运行水位、死水位、防洪限制水位、汛限水位等，该系统根据各时间段进行水位控制计算，在进行流域梯级电厂负荷调整转移计算时，优先考虑水位因素，在不同时间段内不同水位控制需求的前提下，进行发电量与水位变化计算，其次与其他约束条件进行综合计算，计算出负荷分配方案。

降雨：当流域梯级电厂流域内有降雨时，雨量站测量到降雨量后将雨量数据传输至流域梯级电厂负荷转移系统内，降雨量较小时，系统进行负荷转移调整计算时不考虑降雨情况。当降雨量较大，有降雨量定值，即6小时内降雨量达到一定数值、12小时降雨量达到一定数值、24小时降雨量达到一定数值后，流域梯级电厂负荷转移系统根据当前水库及发电计划情况，进行负荷转移调整计算，无论电网是否下发新的负荷指令，流域梯级电厂负荷转移系统都会根据降雨情况和各水库水位情况进行综合计算，避免弃水（泄洪）的产生。

天气情况：天气情况作为流域梯级电厂负荷转移调整计算的一个重要条件，当后期预报流域内有强降雨的情况时，系统进行负荷转移调整计算以快速降低各水库水位为目标，优先降低调节能力较差的水库水位。当后期天气以持续高温或者寒潮来袭的情况时，流域梯级电厂负荷转移调整计算以维持各流域梯级电厂高水头运行为目标进行计算负荷调整转移方案。

发电量：正常情况下，每天流域梯级电厂均有发电量计划，在流域梯级电厂负荷转移计算过程中，将各流域梯级电厂发电量为最终控制目标进行计算，保证在负荷转移的情况下，各流域梯级电厂完成发电量计划。当有特殊天气或者特殊运行情况时，发电量不作为计算条件。

系统电压：由于流域梯级电厂处于不同电压等级的电网，在不同时期，电网系统可能会进行发电限制，流域梯级电厂负荷转移系统在进行负荷分配计算时，可设置电压优先条件，即优先调整某电压等级的电厂的负荷。

机组检修、电网检修：电网进行检修时，电网调度会进行通知，在进行流域梯级电厂负荷转移计算时，将会受到电网检修的机组进行带固定负荷运行，其他运行机组进行流域梯级电厂负荷调整转移分配方案计算。发电机组进行检修后，在流域梯级电厂负荷转移系统内将该机组做检修标记，系统进行计算时，自动去除检修机组，然后进行计算。

发电机健康情况：当流域梯级电厂某台发电机存在缺陷或者其他问题影响发电机频繁调整负荷时，将该机组退出流域梯级电厂负荷转移系统，带固定负荷计算，流域梯级电厂负荷转移系统进行计算时，去掉该机组所带的负荷后进行计算。

开停机情况：因混流式发电机有振动区间，在振动区间内发电机是无法长期运行的，只能短暂的通过发电机振动区间，所以开停机台数情况对流域梯级电厂负荷转移计算影响较大，开机台数多的情况下，负荷转移调整计算难度小，可根据计算结果使部门开机机组进行负荷调整，当开机台数较少时，因发电机振动区间问题，允许计算的分配方案中存在未全部调整电网指令（即允许存在偏差，偏差值可调整）。

经济效益：因流域梯级电厂所处位置不同（并入电网系统范围）、电网所处位置不同（调峰调频旋备情况）等，各流域梯级电厂发电电价不同，因此会出现发电效益不同的情况。在无水位、降雨、极端天气等情况影响时，该系统进行计算时，会以发电效益最大为目标，进行流域梯级电厂负荷调整转移计算。

实施例3

结合实施例1和2进一步说明，如图1~2所示，根据来水量转移负荷：以流域梯级电厂各水库来水量为控制目标进行流域梯级电厂负荷转移调整分配计算，以降雨成为水库来水后，通过调整各流域梯级电厂发电，发电量调整梯级水库水位，降雨多的水库优先发电，库容小的水库优先发电，流域梯级电厂负荷转移系统通过计算，使水位上涨过快或者即将超过要求水位的电厂优先发电，使各流域梯级电厂水库水位降至允许水位，保证每个水库尽量不泄洪。

非汛期时，各流域梯级电厂水库保证水位不超过正常蓄水位运行，汛期，各梯级水库保证不超过汛限水位运行；

非汛期时，有降雨时，降雨量不大即来水量小的情况下，按照经济效益最大进行流域梯级电厂负荷转移，来水量较大时，优先水位即将上涨到正常蓄水位的电厂发电，或者水位上涨过快的电厂发电，流域梯级电厂所有水库来水量都大时，库容小的水库的电厂优先发电，最终目标即为尽量不发生泄洪的情况；

汛期时，有降雨时，降雨量不大即来水量小的情况下，按照经济效益最大进行流域梯级电厂负荷转移，来水量较大时，优先水位即将上涨到汛限水位的电厂发电，或者水位上涨过快的电厂发电，流域梯级电厂所有水库来水量都大时，库容小的水库的电厂优先发电，最终目标即为尽量不发生泄洪的情况。

有泄洪的水库，该水库的发电机全部满发。

发电受限转移负荷：

电网系统或者发电厂均有检修工作，检修工作分为计划检修和临时检修，计划检修即为年初制定全年的检修任务，临时检修为设备发生故障后临时决定的检修工作。

电网系统或者发电厂有检修工作时，流域梯级电厂负荷转移系统进行负荷调整分配计算时，避开检修电厂的发电机组或者因电网系统检修而发电受到影响的发电厂，优先不受影响的发电厂进行发电，同时，以各流域梯级电厂水库水位不超过正常蓄水位为辅助目标。

流域梯级电厂数量较多的流域，可能会出现各电厂并入不同电压系统的情况，不同电压等级的电网在不同时间段内可能会出现过载的情况，此时，将限制并入该系统的发电厂的负荷，流域梯级电厂负荷转移系统进行负荷调整计算时，优先降低负荷受限发电厂的负荷，将负荷转移至其他发电厂，以保证发电量不受影响。

总发电效益最高转移负荷：

在各流域梯级电厂水位正常的情况下，流域梯级电厂负荷转移调整分配计算以发电效益最高为目标进行计算，通常以电价最高的发电厂或者发电效率最高的发电厂优先发电。

水耗最低转移负荷：

在发电设备正常，流域梯级电厂水库水位允许的情况下，流域梯级电厂负荷转移系统进行负荷调整分配计算时，以流域梯级电厂总水耗最小为控制目标，同时以流域梯级电厂水库均不超过正常蓄水位为辅助控制目标进行计算，按照计算的方案进行流域梯级电厂负荷转移调整，使总水耗最低，发电效益最大。

根据电网指令转移负荷：

无论流域梯级电厂何种运行方式，当电网系统有发电需求时，在无泄洪风险的前提下，均应按照电网需求进行流域梯级电厂负荷分配。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统，其特征是：流域梯级电厂负荷监测装置和电网负荷指令接收装置与主机连接，主机将分析的数据传输到负荷转移计划输出装置，负荷转移计划输出装置控制负荷控制装置控制电厂负荷转移，主机的数据通过数据库进行储存。

2.根据权利要求1所述一种流域梯级电厂厂间负荷转移系统，其特征是：流域梯级电厂负荷监测装置：对流域梯级电厂各发电机组的负荷进行监测，将各发电机组负荷数据传输至流域梯级电厂负荷转移系统主机，进行负荷转移计算；

电网负荷指令接收装置：接收电网负荷指令，并将接收的指令传输至主机内，主机通过计算，确定需要的各流域梯级电厂需要转移的负荷量；

主机：用于计算如何转移负荷及转移的负荷量；

数据库：用于存储接收的流域梯级电厂负荷情况、电网负荷指令，通过计算后需要转移负荷的情况；

负荷转移计划输出装置：主机计算好的负荷转移计划通过该装置传输至负荷控制装置；

负荷控制装置：控制发电机组负荷，发电机负荷需要变化时，该装置进行发电机负荷调整。

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