水電站運(yùn)行作用

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(yùn)行非常重要。水庫運(yùn)行，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，水工建筑物運(yùn)行，都要把安全工作放在首位。有了安全，才能做到經(jīng)濟(jì)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(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水電站調(diào)度自動(dòng)化水平不斷提高，水電站運(yùn)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(yàn)收，進(jìn)入實(shí)施階段，對(duì)水電站運(yùn)行的意義是深遠(yuǎn)的 。

電力系統(tǒng)電源主要由火電、水電、核電組成，共同擔(dān)負(fù)電力系統(tǒng)發(fā)電任務(wù)，滿足用戶用電的需要。各發(fā)電廠發(fā)電任務(wù)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(jì)特性、具體負(fù)荷要求等安排各廠運(yùn)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(duì)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(yùn)行意義

水庫運(yùn)行直接關(guān)系大壩安全和水電站經(jīng)濟(jì)效益。為控制水庫安全運(yùn)用，每年要編制水庫長(zhǎng)期調(diào)度方案、防洪調(diào)度方案。根據(jù)預(yù)報(bào)水庫來水量、蓄水量、用水量，提出年度、季度、月度運(yùn)用計(jì)劃。實(shí)施中視實(shí)際入庫水量情況，與計(jì)劃差別較大時(shí)，及時(shí)調(diào)整計(jì)劃，以保證水庫正常運(yùn)行。一般汛期結(jié)朿前要抓住時(shí)機(jī)蓄滿水庫，枯水期要經(jīng)濟(jì)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(wù)的水庫，配合防汛機(jī)構(gòu)，做好洪水調(diào)度工作。無防洪任務(wù)的水庫，根據(jù)洪水調(diào)度方案，按規(guī)定及時(shí)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(yù)報(bào)入庫洪峰流量和洪水量，預(yù)報(bào)水庫可能出現(xiàn)的最高水位，以便采取防洪措施。20世紀(jì)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(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，為防洪調(diào)度工作，提供了及時(shí)和可靠的數(shù)據(jù) 。

水電站運(yùn)行水庫運(yùn)用實(shí)現(xiàn)

水庫運(yùn)用是通過水位控制來實(shí)現(xiàn)的。水庫水位變化運(yùn)行中要注意監(jiān)測(cè)，汛期更要嚴(yán)密觀測(cè)水庫水位變化。日常發(fā)電用水引起的水位變化，也需定時(shí)觀測(cè)記錄。水電站要建立月報(bào)制度，填報(bào)水庫運(yùn)行月報(bào)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(shí)要注明泄洪水量。每年年終要對(duì)水庫全年運(yùn)用情況進(jìn)行總結(jié) 。

多泥沙河流的水庫，還需觀測(cè)入庫、出庫的懸移質(zhì)、推移質(zhì)沙量。進(jìn)行庫區(qū)泥沙淤積測(cè)驗(yàn)，計(jì)算水庫淤積量和排沙設(shè)施效果。

水電站運(yùn)行要記錄正點(diǎn)有功功率、無功功率和日發(fā)電量。

水電站運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行維修

機(jī)電設(shè)備運(yùn)行維修為了提高水輪機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、主變壓器、高壓配電裝置等設(shè)備的可靠性、安全性，需要對(duì)運(yùn)行設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、監(jiān)測(cè)、調(diào)整，以及在事故情況下的操作或停機(jī)。

對(duì)機(jī)組設(shè)備有功功率、無功功率、電流、電壓、溫度、壓力等進(jìn)行測(cè)量監(jiān)視，可掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整，影響安全運(yùn)行時(shí)，立即申請(qǐng)停機(jī)處理。20世紀(jì)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，上述工作均由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所代替，自動(dòng)化水平有了很大提高。

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

電氣測(cè)試

電氣測(cè)試是對(duì)設(shè)備絕緣性能的檢查和試驗(yàn)，以及水輪發(fā)電機(jī)組效率和出力測(cè)試。

金屬材料測(cè)試

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

水力測(cè)試

水力測(cè)試指由于水力作用對(duì)水輪機(jī)效率、出力、氣蝕的試驗(yàn)，以及對(duì)設(shè)備、建筑物引起的變化測(cè)試，如沖刷、滲漏、水壓脈動(dòng)、擺度等。

水電站運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行管理

設(shè)備運(yùn)行管理是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，目的在于提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和設(shè)備可靠率。20世紀(jì)90年代起，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所采集的設(shè)備運(yùn)行中的數(shù)據(jù)，以及離線測(cè)量數(shù)值，進(jìn)行綜合分析得出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)分析出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化，以確定是否進(jìn)行檢修或延長(zhǎng)檢修時(shí)間，這就是科學(xué)的預(yù)知性維修，又稱狀態(tài)檢修。它是對(duì)定期計(jì)劃?rùn)z修的修正。

水工建筑物運(yùn)行管理大壩和其他建筑物安全運(yùn)行的管理工作。水電站水工建筑物務(wù)必滿足穩(wěn)定、堅(jiān)固、耐久、抗震等要求。因此，對(duì)水工建筑物要經(jīng)常地進(jìn)行定期外部檢查和內(nèi)部觀測(cè)，了解建筑物的運(yùn)行情況，及時(shí)維護(hù)修理。外部檢查，一般包括剝落、沖刷、斷裂、振動(dòng)、氣蝕、沉陷、銹蝕等項(xiàng)目。觀測(cè)項(xiàng)目一般有變形、位移、應(yīng)力、滲漏、溫度、振動(dòng)、淤積等。對(duì)以上檢查、觀測(cè)數(shù)據(jù)，要分析整理，有異常者要及時(shí)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(fù)責(zé)監(jiān)督和檢查，并指導(dǎo)各水電站對(duì)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(jì)劃工作，對(duì)保證大壩安全運(yùn)行很有幫助 。

水電站運(yùn)行防汛運(yùn)行管理

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

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

20世紀(jì)90年代以后，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相應(yīng)與之緊密配合，水電站運(yùn)行管理工作逐步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，廠內(nèi)機(jī)電設(shè)備應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和監(jiān)視，只有1?2人進(jìn)行值守。設(shè)備調(diào)度均與系統(tǒng)中心調(diào)度所計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“四遙”（遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、遙信）和AGC、AVC運(yùn)行（自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制運(yùn)行)，現(xiàn)場(chǎng)值守人員不干預(yù)操作，即“無人值班”（少人值守）運(yùn)行方式，達(dá)到了減人增效的目的。大壩的觀測(cè)工作，也達(dá)到自動(dòng)化水平，自動(dòng)測(cè)景漏水量、位移和沉陷的數(shù)據(jù)，結(jié)合水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)度自動(dòng)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(dá)到信息共享 。

圖中屬于全廠性的計(jì)算機(jī)有水文水情計(jì)算機(jī)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算機(jī)等。在其基層則有控制各機(jī)組的微處理機(jī)和控制泄洪閘門的微處理機(jī)等。按這種分層分布原則配置的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)已在中國富春江水電站實(shí)現(xiàn)。其第一期工程除了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外，還能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)最優(yōu)負(fù)荷分配的運(yùn)算。選用了開環(huán)控制方式使電站在計(jì)算機(jī)指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)日運(yùn)行方式的優(yōu)化。隨著各種自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)可靠程度的提高，實(shí)現(xiàn)全盤自動(dòng)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(gè)調(diào)度區(qū)。當(dāng)某一時(shí)期庫水位落在某區(qū)時(shí)，就應(yīng)按該區(qū)規(guī)劃的出力N來發(fā)電（或放水）。從而實(shí)現(xiàn)N=f(z,t)。這種水庫調(diào)度圖在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段廣泛采用。

水庫群發(fā)電調(diào)度和補(bǔ)償效益 　水庫群發(fā)電調(diào)度需考慮有關(guān)梯級(jí)水電站和電網(wǎng)中的各個(gè)水電站進(jìn)行可能的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，使電網(wǎng)獲得最大可能的經(jīng)濟(jì)效益。水庫群間的補(bǔ)償調(diào)節(jié)效益，在設(shè)計(jì)階段往往是不可忽視的。隨著電網(wǎng)的擴(kuò)大，不同流域上的水電站水庫之間，常有水文補(bǔ)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(bǔ)償效益。（見水庫群補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算）

參考書目 　華中工學(xué)院主編：《水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jì)末葉水電站多為孤立的，或?yàn)槟骋挥猛救缫睙?、造紙而建造，故其運(yùn)行方式較單一。20世紀(jì)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(yùn)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(jià)格上漲，抽水蓄能電站得到迅速發(fā)展。它的運(yùn)行方式比常規(guī)水電站更為復(fù)雜。從水電站運(yùn)行調(diào)度的發(fā)展過程來看，已從單一電站的發(fā)電運(yùn)行發(fā)展到發(fā)電、 抽水、 備用以及水庫綜合利用等多目標(biāo)運(yùn)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(bǔ)償調(diào)節(jié)。為此必須發(fā)展各種實(shí)時(shí)優(yōu)化運(yùn)行的自動(dòng)化技術(shù)，并對(duì)水庫發(fā)電調(diào)度實(shí)行優(yōu)化管理。

水電站運(yùn)行方式的實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度，現(xiàn)需發(fā)展各種可靠性高的自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，加強(qiáng)水電站的水情預(yù)報(bào)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(dòng)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(dòng)化地實(shí)時(shí)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(dān)大電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰、調(diào)相、備用的多種任務(wù)。一天之內(nèi)機(jī)組運(yùn)行方式頻繁變化，同時(shí)要求達(dá)到很高的調(diào)節(jié)品質(zhì)，通過完善各種自動(dòng)化元件，達(dá)到全盤優(yōu)化運(yùn)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(dòng)態(tài)規(guī)劃理論被廣泛運(yùn)用。隨著水文處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)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(yù)報(bào)入流量 Q，即N=f(z,Q,t)并進(jìn)行遞推計(jì)算,求得最優(yōu)水位Z或最優(yōu)出力N隨時(shí)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(shí)用的遞推計(jì)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(jì)算方法如微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃等，以加速計(jì)算的收斂。同時(shí)在實(shí)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(jìn)行。應(yīng)按照國民經(jīng)濟(jì)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(jí)水庫的優(yōu)化調(diào)度，做過許多有益的探索。自1983年實(shí)施優(yōu)化調(diào)度以來，按照國民經(jīng)濟(jì)效益最大的原則，統(tǒng)籌兼顧發(fā)電、灌溉要求，并根據(jù)實(shí)際徑流情況進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，獲得了梯級(jí)發(fā)電量較設(shè)計(jì)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(fù)有灌溉任務(wù)，經(jīng)過優(yōu)化水庫發(fā)電調(diào)度后，較之運(yùn)用多年的常規(guī)調(diào)度圖，能增加發(fā)電量1%。