水電站運行

水電站除了為系統(tǒng)提供電量外，還是系統(tǒng)必要的調(diào)頻、調(diào)峰電源。保證水電站安全運行非常重要。水庫運行，機電設(shè)備運行，水工建筑物運行，都要把安全工作放在首位。有了安全，才能做到經(jīng)濟發(fā)電，才能發(fā)揮水電站發(fā)電和綜合利用效益。

隨著科學技術(shù)的進步，水電站調(diào)度自動化水平不斷提高，水電站運行正向“無人值班”（少人值守）發(fā)展。廣州抽水蓄能電站、葛洲壩水利樞紐、隔河巖水利樞紐等，均已通過“尤人值班”（少人值守）驗收，進入實施階段，對水電站運行的意義是深遠的 。

20世紀90年代以后，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)得到廣泛應用，網(wǎng)絡技術(shù)相應與之緊密配合，水電站運行管理工作逐步實現(xiàn)現(xiàn)代化，廠內(nèi)機電設(shè)備應用計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制和監(jiān)視，只有1?2人進行值守。設(shè)備調(diào)度均與系統(tǒng)中心調(diào)度所計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)“四遙”（遙控、遙調(diào)、遙測、遙信）和AGC、AVC運行（自動發(fā)電控制、自動電壓控制運行)，現(xiàn)場值守人員不干預操作，即“無人值班”（少人值守）運行方式，達到了減人增效的目的。大壩的觀測工作，也達到自動化水平，自動測景漏水量、位移和沉陷的數(shù)據(jù)，結(jié)合水情自動測報系統(tǒng)，實現(xiàn)水庫調(diào)度自動化。另外全廠設(shè)立信息管理系統(tǒng)（MIS），即生產(chǎn)、水情、管理聯(lián)網(wǎng)，達到信息共享 。

電力系統(tǒng)電源主要由火電、水電、核電組成，共同擔負電力系統(tǒng)發(fā)電任務，滿足用戶用電的需要。各發(fā)電廠發(fā)電任務通過系統(tǒng)電力電量平衡決定，并由系統(tǒng)中心調(diào)度根據(jù)各廠設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟特性、具體負荷要求等安排各廠運行方式，統(tǒng)一調(diào)度 。

水庫是水電站的蓄能庫，管好、用好水庫，對調(diào)配發(fā)電用水和其他部門用水以及防洪安全極為重要。

水電站運行意義

水庫運行直接關(guān)系大壩安全和水電站經(jīng)濟效益。為控制水庫安全運用，每年要編制水庫長期調(diào)度方案、防洪調(diào)度方案。根據(jù)預報水庫來水量、蓄水量、用水量，提出年度、季度、月度運用計劃。實施中視實際入庫水量情況，與計劃差別較大時，及時調(diào)整計劃，以保證水庫正常運行。一般汛期結(jié)朿前要抓住時機蓄滿水庫，枯水期要經(jīng)濟調(diào)度，控制用水，保持水電站調(diào)頻、調(diào)峰需要水量（電量）。汛期水電站通信要保持內(nèi)外暢通，保持與地方防訊部門的聯(lián)系。有防洪任務的水庫，配合防汛機構(gòu)，做好洪水調(diào)度工作。無防洪任務的水庫，根據(jù)洪水調(diào)度方案，按規(guī)定及時泄洪。水庫開閘泄洪前，要通知水庫下游有關(guān)部門，做好防洪工作。汛期要掌握庫區(qū)雨情、水情，預報入庫洪峰流量和洪水量，預報水庫可能出現(xiàn)的最高水位，以便采取防洪措施。20世紀90年代末，中國已有80多座大中型水電站水庫建立了水情自動測報系統(tǒng)，為防洪調(diào)度工作，提供了及時和可靠的數(shù)據(jù) 。

水電站運行水庫運用實現(xiàn)

水庫運用是通過水位控制來實現(xiàn)的。水庫水位變化運行中要注意監(jiān)測，汛期更要嚴密觀測水庫水位變化。日常發(fā)電用水引起的水位變化，也需定時觀測記錄。水電站要建立月報制度，填報水庫運行月報表，需分別寫明上游水位、下游水位、入庫流量、出庫入庫流量、出庫流量（分清發(fā)電用水與其他用水）、水庫蓄水量等。水庫泄洪時要注明泄洪水量。每年年終要對水庫全年運用情況進行總結(jié) 。

多泥沙河流的水庫，還需觀測入庫、出庫的懸移質(zhì)、推移質(zhì)沙量。進行庫區(qū)泥沙淤積測驗，計算水庫淤積量和排沙設(shè)施效果。

水電站運行要記錄正點有功功率、無功功率和日發(fā)電量。

水電站運行設(shè)備運行維修

機電設(shè)備運行維修為了提高水輪機、水輪發(fā)電機、主變壓器、高壓配電裝置等設(shè)備的可靠性、安全性，需要對運行設(shè)備的參數(shù)進行實時監(jiān)視、監(jiān)測、調(diào)整，以及在事故情況下的操作或停機。

對機組設(shè)備有功功率、無功功率、電流、電壓、溫度、壓力等進行測量監(jiān)視，可掌握設(shè)備運行狀況，發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，及時調(diào)整，影響安全運行時，立即申請停機處理。20世紀80年代以后，絕大多數(shù)大中型水電站都裝設(shè)了功能比較齊全的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，上述工作均由計算機監(jiān)控系統(tǒng)所代替，自動化水平有了很大提高。

水電站機組設(shè)備在長期運行中，必然產(chǎn)生老化、磨損、腐蝕、沖刷等現(xiàn)象，通過定期測試，可準確了解設(shè)備技術(shù)性能和物理變化，便于對設(shè)備進行分析，采取必要措施。經(jīng)常性維護和定期檢修，對設(shè)備運行是必要的。測試手段一般采用儀器儀表和各種診斷設(shè)備。測試包括電氣測試、金屬材料測試、水力測試等 。

電氣測試

電氣測試是對設(shè)備絕緣性能的檢查和試驗，以及水輪發(fā)電機組效率和出力測試。

金屬材料測試

金屬材料測試主要是對設(shè)備做金屬鑒定、無損探傷和金相試驗。如金屬疲勞、老化鑒定，水輪機轉(zhuǎn)輪材料試驗，焊縫探傷等。

水力測試

水力測試指由于水力作用對水輪機效率、出力、氣蝕的試驗，以及對設(shè)備、建筑物引起的變化測試，如沖刷、滲漏、水壓脈動、擺度等。

水電站運行設(shè)備運行管理

設(shè)備運行管理是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，目的在于提高設(shè)備運行的可靠性和設(shè)備可靠率。20世紀90年代起，采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)所采集的設(shè)備運行中的數(shù)據(jù)，以及離線測量數(shù)值，進行綜合分析得出設(shè)備運行狀態(tài)的發(fā)展趨勢，結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗分析出設(shè)備運行狀態(tài)的變化，以確定是否進行檢修或延長檢修時間，這就是科學的預知性維修，又稱狀態(tài)檢修。它是對定期計劃檢修的修正。

水工建筑物運行管理大壩和其他建筑物安全運行的管理工作。水電站水工建筑物務必滿足穩(wěn)定、堅固、耐久、抗震等要求。因此，對水工建筑物要經(jīng)常地進行定期外部檢查和內(nèi)部觀測，了解建筑物的運行情況，及時維護修理。外部檢查，一般包括剝落、沖刷、斷裂、振動、氣蝕、沉陷、銹蝕等項目。觀測項目一般有變形、位移、應力、滲漏、溫度、振動、淤積等。對以上檢查、觀測數(shù)據(jù)，要分析整理，有異常者要及時采取措施。中國水電站水工建筑物由大壩安全監(jiān)察中心統(tǒng)一負責監(jiān)督和檢查，并指導各水電站對大壩的安全定檢工作?！熬盼濉逼陂g，有90多座水電站的大壩已經(jīng)完成了定檢計劃工作，對保證大壩安全運行很有幫助 。

水電站運行防汛運行管理

每年汛期，水電站對全站防汛工作要進行汛前汛后檢查，尤其對大壩、泄洪設(shè)施、廠房等重要建筑物要重點檢查。為保證安全，必要時可進行泄洪試驗。

為滿足運行需要，在大壩上游面顯著位置，標志水庫的校核洪水位、設(shè)計洪水位、正常蓄水位、防洪限制水位、死水位等。在進水口附近、尾水渠位置設(shè)置水位標尺。在水庫、大壩附近，需采取安全措施，保證水庫、大壩安全 。

圖中屬于全廠性的計算機有水文水情計算機、經(jīng)濟調(diào)度計算機等。在其基層則有控制各機組的微處理機和控制泄洪閘門的微處理機等。按這種分層分布原則配置的計算機監(jiān)控系統(tǒng)已在中國富春江水電站實現(xiàn)。其第一期工程除了實現(xiàn)實時監(jiān)測外，還能夠進行實時最優(yōu)負荷分配的運算。選用了開環(huán)控制方式使電站在計算機指導下實現(xiàn)日運行方式的優(yōu)化。隨著各種自動裝置和計算機可靠程度的提高，實現(xiàn)全盤自動化的閉環(huán)控制將是發(fā)展方向。

防洪限制水位是由防洪調(diào)度決定的。所列的幾條水位過程線稱為調(diào)度線。它把調(diào)度圖劃分成幾個調(diào)度區(qū)。當某一時期庫水位落在某區(qū)時，就應按該區(qū)規(guī)劃的出力N來發(fā)電（或放水）。從而實現(xiàn)N=f(z,t)。這種水庫調(diào)度圖在規(guī)劃設(shè)計階段廣泛采用。

水庫群發(fā)電調(diào)度和補償效益 　水庫群發(fā)電調(diào)度需考慮有關(guān)梯級水電站和電網(wǎng)中的各個水電站進行可能的補償調(diào)節(jié)，使電網(wǎng)獲得最大可能的經(jīng)濟效益。水庫群間的補償調(diào)節(jié)效益，在設(shè)計階段往往是不可忽視的。隨著電網(wǎng)的擴大，不同流域上的水電站水庫之間，常有水文補償效益。另外在有調(diào)蓄庫容的水電站和大批徑流式水電站之間，常有可觀的庫容補償效益。（見水庫群補償調(diào)節(jié)計算）

參考書目 　華中工學院主編：《水電站經(jīng)濟運行》，電力工業(yè)出版社，北京，1981。 　張勇傳編著：《水電站水庫調(diào)度》，中國工業(yè)出版社，北京，1963。2100433B

19世紀末葉水電站多為孤立的，或為某一用途如冶煉、造紙而建造，故其運行方式較單一。20世紀以來，建成一批大型水電站，并以高壓輸電線聯(lián)入電網(wǎng)。電網(wǎng)內(nèi)電源構(gòu)成多樣化，因而出現(xiàn)水火電站聯(lián)合運行。1960年以來，由于大電網(wǎng)調(diào)峰和調(diào)相的需要，由于核電發(fā)展和石油價格上漲，抽水蓄能電站得到迅速發(fā)展。它的運行方式比常規(guī)水電站更為復雜。從水電站運行調(diào)度的發(fā)展過程來看，已從單一電站的發(fā)電運行發(fā)展到發(fā)電、 抽水、 備用以及水庫綜合利用等多目標運行；從局部電網(wǎng)內(nèi)少數(shù)水電站水庫發(fā)電調(diào)度，發(fā)展到大地區(qū)聯(lián)合電網(wǎng)內(nèi)多座水電站水庫群補償調(diào)節(jié)。為此必須發(fā)展各種實時優(yōu)化運行的自動化技術(shù)，并對水庫發(fā)電調(diào)度實行優(yōu)化管理。

水電站運行方式的實時優(yōu)化調(diào)度，現(xiàn)需發(fā)展各種可靠性高的自動控制、自動調(diào)節(jié)裝置，加強水電站的水情預報以及與外部的通訊聯(lián)系，發(fā)展各種可編程序控制器，以提高水電站的自動化水平、調(diào)節(jié)品質(zhì)和安全程度，逐步將優(yōu)化過的調(diào)度命令，全盤自動化地實時付諸執(zhí)行。西歐、美國、日本幾處新建的大型抽水蓄能電站，承擔大電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰、調(diào)相、備用的多種任務。一天之內(nèi)機組運行方式頻繁變化，同時要求達到很高的調(diào)節(jié)品質(zhì)，通過完善各種自動化元件，達到全盤優(yōu)化運行調(diào)度。

1946年法國人P.B.P.馬塞提出了水庫發(fā)電調(diào)度的優(yōu)化概念。其后美國人R.貝爾曼的動態(tài)規(guī)劃理論被廣泛運用。隨著水文處理技術(shù)和計算機應用的發(fā)展，在制定優(yōu)化水庫發(fā)電調(diào)度中，增加了參數(shù)──預報入流量 Q，即N=f(z,Q,t)并進行遞推計算,求得最優(yōu)水位Z或最優(yōu)出力N隨時間t的變化過程。在中國湖南柘溪水電站的非汛期優(yōu)化發(fā)電調(diào)度中，采用了幾種實用的遞推計算方法，取得了較好的效果。此外，為了解決多水庫發(fā)電優(yōu)化調(diào)度，曾研究了多種計算方法如微分動態(tài)規(guī)劃等，以加速計算的收斂。同時在實現(xiàn)水庫發(fā)電優(yōu)化調(diào)度中，需結(jié)合各樞紐的具體情況，在滿足一定的約束條件下進行。應按照國民經(jīng)濟效益最大的原則，而不宜局限于追求發(fā)電量最大。例如中國黃河上游梯級水庫的優(yōu)化調(diào)度，做過許多有益的探索。自1983年實施優(yōu)化調(diào)度以來，按照國民經(jīng)濟效益最大的原則，統(tǒng)籌兼顧發(fā)電、灌溉要求，并根據(jù)實際徑流情況進行實時修正，獲得了梯級發(fā)電量較設(shè)計值增加2～5%和灌溉用水量增加的明顯效益。美國大古力水電站及水庫，除發(fā)電外亦負有灌溉任務，經(jīng)過優(yōu)化水庫發(fā)電調(diào)度后，較之運用多年的常規(guī)調(diào)度圖，能增加發(fā)電量1%。