水力发电厂的电能质量控制策略与优化研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 05 日 作者简介：韩阳（1991），男，汉族，湖北洪湖人，本科，助理工程师，电气工程及其自动化专业。-21-水力发电厂的电能质量控制策略与优化研究 韩 阳 大唐甘肃发电有限公司碧口水力发电厂，甘肃 陇南 746412 摘要：摘要：电力工程项目建设作为国家重要的基础设施建设，随着近年来工业化和城镇化的发展，对电力的需求量越来越高，同时也要保证电力的稳定供应。随着清洁能源的发展和利用，水力发电在电力工程项目中所发挥的作用越来越显著，也在很大程度上避免资源浪费的问题。为了进一步加强水利发电厂的电能质量控制，需要在未来的发展过程中进一步转变工作思维、强化内部控制、运用现代化管理技术和生产工艺，对发电全过程实施动态监测。基于此，本篇文章对水力发电厂的电能质量控制与优化技术进行研究，以供参考。关键词：关键词：水力发电厂；电能质量控制；优化 中图分类号中图分类号：TM614 电能质量是指电力系统中电力的基本性能和特性，衡量电力供应的稳定性、可靠性和适用性。当谈到电力系统和能源供应时，电能质量是一个不可或缺的因素。随着工业化和数字化水平的提高，人们对电力供应的需求也在不断增加。高质量的电力供应不仅意味着可靠稳定的电力传输，而且有助于确保设备的安全运行，影响用户的日常生活体验。在这个背景下，需要关注和不断改进电能质量，以满足现代社会对高质量电力的需求。除了稳定的电压和频率外，电能质量还涉及许多方面，如谐波、波形失真和供电中断。这些因素都直接影响到电力设备的性能和寿命，同时也会对终端用户的用电设备造成影响。因此，提高和维护电能质量对于确保电网安全稳定运行和改善用户体验具有至关重要的意义。基于此，希望通过这样的探讨，能够加深对电能质量问题的认识，为相关领域的优化和发展提供一些启迪和帮助。1 电能质量控制技术的概念 1.1 电能质量的概念和主要指标 电能质量是衡量发电系统供应电力资源可靠性、稳定性和适用性的重要指标，通过对电能质量进行综合评价，可以及时有效发现电力系统在运行过程中所存在的不足之处，从而采取有针对性的解决措施，不断提高电能质量。当前，用于衡量电能质量的指标主要包括以下几个方面：电网中的电压波动、瞬时中断和暂停过电压、电压稳态和瞬态变化的适应能力、频率偏差和频率漂移等，各项指标的评价都能在一定程度上反映电能供应的稳定性。在实际开展评价时，要结合实际环境、用电需求、气候等多方面的因素，选择合适的检测技术开展质量检测。如在检测供电可靠性时，需要对停电时间、次数、持续时间等指标进行综合分析，而检测供电稳定性时，需要评价电压波动和频率等相关指标对电器设备的影响，各种检测指标所反映的电能质量侧重点有所不同，但始终要遵循因时、因地制宜的检测原则，在不影响正常供电需求的前提下，开展各项检测工作。传统的电能质量评价，对人工具有较高的依赖性，检测数据的可靠性与工作人员自身的专业技能、工作经验、工作态度有密切的关系，但随着现代化智能监测技术的发展，一方面有效减少了对人工的依赖性，大大降低了运行成本，同时现代化监测设备的应用，可以实现实时数据传输、远程调控、智能预警等多种功能，使各项工作的开展更加高效、便捷、准确，对全面优化电能质量评价的可靠性发挥了重要的作用，有效推动了国家水力发电行业的高质量发展。1.2 电能质量控制技术分析 电能质量控制技术是指为提高供电的稳定性和可靠性，减少谐波和波形失真问题而采取的技术手段和措施。以下是一些常见的电能质量控制技术：通过精确控制变压器的绕组接线或调节器的触发角来实现对电网电压的稳定和调节，以保证电力系统的电压质量。通过利用电力电子设备产生无功电流，可以快速响应电网频率和电压的变化，并实现对电网电压和谐波的中国科技期刊数据库 工业 A-22-控制。通过并联谐波滤波器和串联谐波滤波器等装置，将谐波电流导引至滤波电感，将其滤除，减小谐波对设备和电网的影响。通过利用电力电子设备来调节电力系统，并将电能质量控制单元纳入系统，可以提高系统的稳定性和电能质量。动态无功功率补偿器和有源功率滤波器等装置，通过控制器处理电流信号，在电网侧或负载侧实现对电能质量的改善和控制。通过智能感知、信息交换和智能控制，提高了电网的自愈能力，降低了电网故障对电能质量的影响。开发了电能质量监测分析系统。建立完善的电能质量监测系统，利用传感器和数据采集设备获取电网中各项电能质量参数，对电网状态进行监测和分析。因此，上述技术手段可以有效解决电能质量问题，提高电力的稳定性和可靠性，减少谐波对电网和用户设备的影响，从而提高供电质量，保证设备的安全运行。2 水力发电厂电能质量的现状分析 水力发电厂的电能质量与水利资源、发电设备、管理技术各方面因素都有密切的关系。从水利资源的角度来说，水流量的大小、高度差、压力、温度等等直接影响发电稳定性和持续性，而发电设备的应用，与能量转化效率、电量大小息息相关，现代化的管理技术可以为各项工作的顺利开展提供必要的技术保障。只有协调平衡各方面的影响因素，才能使资源利用效率最大化，促进水力发电行业的高效发展。通过对我国当前水力发电厂电能质量的分析来看，随着近年来国家的政策保障和资金支持，水力发电事业取得显著成就，但于国外发达国家相比，仍然也有一定差距。为了更好推动水力发电事业的高质量发展，需要充分应用电能质量控制与分析的指导作用，通过开展有效的电能质量分析，深入挖掘深层次的原因，从而从根本上提出解决方案。当前，在评价电能质量时，需要充分考虑外界环境对电压变化的影响，防止由于外界环境变化过于剧烈而影响电压的稳定性，同时还要检测是否存在频率异常的现象，一般来说，频率异常与水流速度、发电设备的运转状态有直接的关系，谐波含量超标、供电中断的等也是评价电量质量的重要指标；与此同时，还要充分分析各种电器设备对发电可靠性和稳定性所产生影响。通过全方位、多角度、深层次的分析，可以为进一步优化完善项目建设方案提供科学的理论依据和数据支持。3 水力发电厂电能质量优化控制 3.1 流速控制及调频技术 流速控制及调频技术是影响水力发电质量可靠稳定的一项关键技术，该技术在应用过程中，需要结合水利资源的实际情况，不断调节水轮机转速，从而达到对电力输出精准控制的目的。输出电力的可靠稳定，一方面可以有效减少由于电压波动而对各种电器设备所造成的不利影响，同时也更有助于发电设备的可持续应用。该技术的实施一方面要控制水轮机转速，从而调节水流量，同时，需要利用调频技术，调整水轮机转速与发电机同步运转，只有将两者转速控制在误差允许范围内，才能够实现对输出电力的精准控制。在流速控制方面，一般根据水流量的大小和速度调节叶片的开度和旋转角度，从而达到控制水流的目的，这种方法灵活多变，具有广泛的适用范围，能够根据电网负荷的改变及时调整运转状态；从调频角度来说，需要借助现代化智能监测技术和控制技术，对水轮机的运转状态实时监测，通过信息反馈和命令系统，对相应的电器设备进行实时调控，从而达到精准调控转速、压力、流量的目的。现代化监测和远程控制技术的应用，可以根据组网负荷需求，实时调整设备运转状态，既能避免资源浪费，同时又能满足供电需求，对优化供电质量、增强电力输出的可靠性、稳定性有显著成效。3.2 发电机转子控制技术 发电机转子控制技术是一种用于保证电网频率稳定、降低谐波含量的重要技术手段，如果输出电力的频率不稳定、谐波含量高，会严重影响客户端各种电器设备的正常使用，甚至有可能带来严重的危害。因此在水力发电过程中，通过不断优化完善发电机转子控制技术，可以更好提高电能质量和发电系统运行的稳定性。简单来说，该技术主要根据外界环境以及电力需求调节发电机转子速度，从而达到精准控制输出电能的目的，当前常见的控制方法主要有机械调速和电子调速。两种，机械调速主要是通过机械或液压装置的传动作用来调节转子速度，这种方法虽然较为原始，但安全性、可靠性和稳定性都较高，能够适用于复杂多变的外界环境，但控制精准度和反应灵敏度相对较弱；随着电磁技术的发展，电子调速的应用范围也逐步扩大，这种技术可以实时检测转子的运行状况，并根据需求快速、精准的调节转子速度，这种系统对中国科技期刊数据库 工业 A-23-发电机的励磁系统依赖度较高，一旦该系统出现问题，会严重影响转子正常运转。为了保证发电机转子控制的稳定性，一般来说，要同时设置机械调速和电子调速速两套系统，在应用实践过程中，这种方法一方面可以实现对保持电网频率稳定、减少谐波含量的精准控制，同时又能提高发电设备运转的稳定性和可靠性，尤其是当出现突发问题时，可以采取及时有效的措施妥善处理，将问题所带来的危害降到最低。3.3 运行管理智能监测技术 水力发电系统在运行过程中所面临的各种不确定因素较多，同时很容易受到外界环境和发电设备运转状况的影响，为了进一步提高发电效率和电能质量，在管理过程中，要进一步加强内部控制、优化完善管理制，充分利用现代化管理理念和智能监测技术，对潜在的各种安全隐患做到早发现、早预防，从而采取有效的措施及时防范，这可以在很大程度上实现设备的高效运转，避免各种安全问题的出现。从各种电器设备运行管理来说，水力发电所需要的电气设备种类多、数量大，只有各设备能够稳定运行、协调配合，才能达到良好的电力输出效果。在具体管理过程中，需要通过现代化智能监测技术实时监测设备运转状态，做好设备之间的负荷调度和协调，才更有利于设备的稳定运转。同时，设备在运转过程中也会出现一定的损耗，需要根据设备的损耗程度及时开展检修维护工作，这不仅能够节约运行成本，同时也能提高设备运转的稳定性，与此同时，在设备运转过程中，还要加强对外界各种影响因素的防范意识，通过建立自动化监控和预警功能。可以更好对各种因素实施分级分类管理，在确保满足供电需求的前提下，延长发电机组使用寿命，提高电力输出质量。3.4 系统集成及安全性要求 任何工程项目的建设都要以安全为前提，水力发电项目也是如此，甚至水力发电工程的安全性比其他项目要求很高，主要是由于水利工程项目借助水力发电，如果在运行过程中出现安全问题，轻则容易发生水利灾害，影响电力系统的正常运转，严重时有可能影响到相关人员的生命安全。因此，在系统建设时，必须要进一步加强质量安全建设，当前。在工程建设过程中，要采用系统集成的方式，可以有效整合各种优势资源，充分发挥不同企业、不同设备的优势，以确保各组建之间的协同配合。安全隐患既有来自内部各种电器设备的质量问题，同时也与外界环境、管理水平有密切的关系。在设备运转过程中，还要密切监测外界环境的变化，根据气候、水利、电力需求等各方面的因素，及时调整设备运转状态，通过调配负荷可以使机械设备的运转效率和安全性显著提升。从管理角度来说，一方面，要更新管理理念，采用现代化管理模式，不断优化管理水平，同时也要加强安全教育，通过开展系统培训，不断提升工作人员的专业能力和安全意识，通过多角度的安全管理建设，可以更好促进电力系统的高效运行，保证电力输出的稳定可靠。4 结束语 总之，在现代社会中，电能质量对电力系统的运行、设备安全和用户体验至关重要。通过运用先进的技木手段和智能化系统，可以更好地监测、管理和控制电能质量，不断优化电力系统的稳定性、可靠性和安全性，为用户提供稳定、高品质的电能供应。同时，也应该认识到，电能质量控制是一项全面、可持续的任务，需要多方共同努力，包括工程技术、智能监测、数据分析和管理决策。希望未来在电能质量控制领域的发展中，能够充分发挥技术创新的潜力，不断提高系统的智能化水平、降低能耗成本、保障电网安全稳定运行，为建设清洁低碳的现代能源体系贡献力量。参考文献 1杨松,孙文浩,杨超来.水力发电厂电气设备安全运行及维护J.湖北农机化,2020(04):88.2杨松,张少波,孙文浩.水力发电厂电气设备安全运行及维护措施J.南方农机,2020,51(03):235.3伍贵雄.水力发电厂设备维护和缺陷管理J.科技创新与应用,2019(25):187-188.4王军,侯桂欣,赵洪峰.探析水力发电厂电气设备安全运行与维护J.山东工业技术,2019(07):205.5郎志恒.水力发电厂电气运行中常见的运行故障及处理措施分析J.黑龙江科技信息,2018(13):157.