抽水蓄能機(jī)組不同工況下同期并網(wǎng)仿真平臺(tái)及仿真系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種抽水蓄能機(jī)組不同工況下同期并網(wǎng)仿真平臺(tái)及仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]抽水蓄能電站兼具有發(fā)電、抽水等多種運(yùn)行工況，通過工況間的轉(zhuǎn)換，抽水蓄能電站能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、電壓調(diào)整等多項(xiàng)重要功能，抽水蓄能電站的各種運(yùn)行工況都需要與電力系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，但是不同工況下抽水蓄能機(jī)組對(duì)同期并網(wǎng)的要求各不相同。
[0003]抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)是十分重要的操作，且操作比較頻繁。并網(wǎng)過程會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊電流，如果沖擊電流過大，不僅會(huì)使發(fā)變組保護(hù)裝置誤動(dòng)作，導(dǎo)致并網(wǎng)失敗，而且沖擊電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力會(huì)給水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不利影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞發(fā)電設(shè)備，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此開展抽水蓄能機(jī)組不同運(yùn)行工況下的同期并網(wǎng)研宄，對(duì)提高抽水蓄能機(jī)組和電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種抽水蓄能機(jī)組不同工況下同期并網(wǎng)仿真平臺(tái)及仿真系統(tǒng)，該平臺(tái)能夠較好的仿真抽水蓄能機(jī)組、機(jī)組不同的運(yùn)行工況、同期并網(wǎng)的各控制環(huán)節(jié)以及從機(jī)組啟動(dòng)到完成并網(wǎng)的完整動(dòng)態(tài)過程。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]抽水蓄能機(jī)組不同工況下同期并網(wǎng)仿真平臺(tái)，包括:
[0007]無窮大電網(wǎng)單元，用來模擬無窮大電網(wǎng)；
[0008]抽水蓄能機(jī)組單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽水蓄能機(jī)組仿真，能兼作電動(dòng)機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種運(yùn)行工況的仿真；抽水蓄能機(jī)組的勵(lì)磁電流和頻率是能調(diào)節(jié)的，接受來自勵(lì)磁控制單元和頻率控制單元的調(diào)節(jié)信號(hào)，并對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)做出響應(yīng)；
[0009]第一電壓監(jiān)測(cè)單元，用于采集或監(jiān)視抽水蓄能機(jī)組機(jī)端電壓信息，并將信息提供給勵(lì)磁控制單元和同期調(diào)節(jié)單元；
[0010]第二電壓監(jiān)測(cè)單元，用于采集或監(jiān)視無窮大電網(wǎng)的電壓信息，并將信息提供給同期調(diào)節(jié)單元和靜止變頻器SFC單元；
[0011]監(jiān)測(cè)系統(tǒng)單元，包括量測(cè)單元、記錄單元及顯示單元，根據(jù)仿真的需要，提供所需電氣量的測(cè)量結(jié)果，形成由有效值、標(biāo)么值或曲線圖形式表示的仿真結(jié)果；
[0012]同期調(diào)節(jié)單元，仿真開始前，在該單元中能預(yù)先設(shè)定好并網(wǎng)參數(shù)，準(zhǔn)同期過程中，該單元將依照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)要求對(duì)并網(wǎng)過程相關(guān)的電氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)各電氣量滿足預(yù)設(shè)并網(wǎng)條件時(shí)發(fā)出合閘信號(hào)；
[0013]并網(wǎng)斷路器單元，用來連接抽水蓄能機(jī)組單元和無窮大電網(wǎng)單元，完成機(jī)組的并網(wǎng)操作；
[0014]水輪機(jī)調(diào)速單元，用于抽水蓄能機(jī)組發(fā)電運(yùn)行工況并網(wǎng)仿真中抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；采集抽水蓄能機(jī)組的轉(zhuǎn)速信息，通過改變抽水蓄能機(jī)組模型的輸入轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并能接受來自于外部的勵(lì)磁調(diào)節(jié)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；
[0015]勵(lì)磁控制單元，對(duì)抽水蓄能機(jī)組的勵(lì)磁電流大小進(jìn)行控制；勵(lì)磁控制單元采集抽水蓄能機(jī)組機(jī)端電壓，根據(jù)采集抽水蓄能機(jī)組機(jī)端電壓大小調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓進(jìn)而改變勵(lì)磁電流，并能接受來自于外部的勵(lì)磁調(diào)節(jié)信號(hào)，達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)組的機(jī)端電壓的目的；
[0016]轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，在抽水蓄能機(jī)組單元不能夠直接提供實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速時(shí)用于測(cè)量抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速；
[0017]主變壓器單元，對(duì)發(fā)電機(jī)端口電壓進(jìn)行升壓，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)的電氣連接;
[0018]基于上述單元，能夠根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)要求搭建出不同的仿真模型，模擬抽水蓄能機(jī)組的不同運(yùn)行工況以及不同工況下的同期并網(wǎng)仿真模型。
[0019]所述第一電壓監(jiān)測(cè)單元和第二電壓監(jiān)測(cè)單元采集或監(jiān)視的電壓信息包括幅值、頻率和相角信息。
[0020]所述水輪機(jī)調(diào)速單元能替換為背靠背啟動(dòng)電源單元組，用于抽水蓄能機(jī)組抽水運(yùn)行工況下背靠背啟動(dòng)并網(wǎng)仿真；所述背靠背啟動(dòng)電源單元組包括:
[0021]啟動(dòng)斷路器單元，連接抽水蓄能機(jī)組單元和啟動(dòng)電源，用于通斷啟動(dòng)線路；
[0022]背靠背啟動(dòng)調(diào)速單元，完成背靠背啟動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制，采集抽水蓄能機(jī)組的轉(zhuǎn)速信息，通過改變抽水蓄能機(jī)組模型的輸入轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽水蓄能機(jī)組頻率的調(diào)節(jié)；
[0023]背靠背啟動(dòng)機(jī)組單元，用于實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組的背靠背啟動(dòng)，在背靠背啟動(dòng)過程中，作為啟動(dòng)電源向抽水蓄能機(jī)組提供電流，并接受背靠背啟動(dòng)調(diào)速單元的控制信號(hào)，在并網(wǎng)階段接受同期調(diào)節(jié)單元的信號(hào)調(diào)節(jié)輸出電流的頻率。
[0024]所述背靠背啟動(dòng)機(jī)組單元采用同步發(fā)電機(jī)模型。
[0025]所述無窮大電網(wǎng)模塊采用容量為抽水蓄能機(jī)組容量的10倍以上的同步發(fā)電機(jī)模型。
[0026]所述水輪機(jī)調(diào)速單元能替換為SFC啟動(dòng)電源單元組，用于抽水蓄能機(jī)組抽水運(yùn)行工況下SFC啟動(dòng)并網(wǎng)仿真；所述SFC啟動(dòng)電源單元組包括:
[0027]靜止變頻器SFC單元，是完成抽水蓄能機(jī)組變頻啟動(dòng)的核心設(shè)備，不僅能為機(jī)組啟動(dòng)提供頻率變化的啟動(dòng)電流，還能夠?qū)Τ樗\(yùn)行工況下的機(jī)組頻率進(jìn)行控制；
[0028]SFC輸出變壓器單元，將靜止變頻器SFC單元輸出的變頻電壓進(jìn)行升壓，供抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)使用；
[0029]降壓變壓器單元，為靜止變頻器SFC單元提供工作電壓，降壓變壓器單元的高壓側(cè)與無窮大電網(wǎng)連接，低壓側(cè)與靜止變頻器SFC單元連接；
[0030]所述靜止變頻器SFC單元，包括主電路和控制電路；主電路包括網(wǎng)側(cè)整流器、直流電抗器和機(jī)側(cè)逆變器；控制電路包括網(wǎng)側(cè)整流器控制單元和機(jī)側(cè)逆變器控制單元；網(wǎng)側(cè)整流器控制單元接受第二電壓監(jiān)測(cè)單元采集到的網(wǎng)側(cè)電壓信息和電流監(jiān)測(cè)單元采集到的直流電抗器輸出的直流電流信息，靜止變頻器SFC單元基于該信息控制電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；網(wǎng)側(cè)整流器控制單元向網(wǎng)側(cè)整流器提供控制信號(hào)，控制整流器輸出電流；機(jī)側(cè)逆變器控制單元接受同期調(diào)節(jié)單元采集到的抽水蓄能機(jī)組的機(jī)端和無窮大電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值、頻率和相角信息，還接受轉(zhuǎn)速測(cè)量單元采集到的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，還有給定的轉(zhuǎn)速信息，向機(jī)側(cè)逆變器提供控制信號(hào)，主要作用為給定逆變器的觸發(fā)器，控制輸出頻率；通過主電路和控制電路的配合，仿真出脈沖換相啟動(dòng)、負(fù)載換相啟動(dòng)和同期調(diào)節(jié)過程中靜止變頻器SFC單元的動(dòng)態(tài)特性。
[0031]基于抽水蓄能機(jī)組不同工況下同期并網(wǎng)仿真平臺(tái)的抽水蓄能機(jī)組發(fā)電運(yùn)行工況并網(wǎng)仿真系統(tǒng)，包括，無窮大電網(wǎng)單元依次連接并網(wǎng)斷路器單元、主變壓器單元及抽水蓄能機(jī)組單元；第二電壓監(jiān)測(cè)單元連接無窮大電網(wǎng)單元；第一電壓監(jiān)測(cè)單元連接到主變壓器單元和抽水蓄能機(jī)組單元的連線上；
[0032]第一電壓監(jiān)測(cè)單元和第二電壓監(jiān)測(cè)單元都連接同期調(diào)節(jié)單元，第一電壓監(jiān)測(cè)單元還與勵(lì)磁控制單元連接，第二電壓監(jiān)測(cè)單元將采集到的無窮大電網(wǎng)的電壓信息傳送到同期調(diào)節(jié)單元，第一電壓監(jiān)測(cè)單元將采集到的抽水蓄能機(jī)組機(jī)端電壓信息提供給勵(lì)磁控制單元和同期調(diào)節(jié)單元；
[0033]勵(lì)磁控制單元和并網(wǎng)斷路器單元都與同期調(diào)節(jié)單元連接，同期調(diào)節(jié)單元還與水輪機(jī)調(diào)速單元連接，勵(lì)磁控制單元和水輪機(jī)調(diào)速單元都與抽水蓄能機(jī)組單元連接，轉(zhuǎn)速測(cè)量單元連接抽水蓄能機(jī)組單元和水輪機(jī)調(diào)速單元；轉(zhuǎn)速測(cè)量單元將采集到的抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速信息送到水輪機(jī)調(diào)速單元；同期調(diào)節(jié)單元采集抽水蓄能機(jī)組的機(jī)端和無窮大電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值、頻率和相角信息，當(dāng)機(jī)端電壓達(dá)到額定電壓，機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的97%時(shí)，同期調(diào)節(jié)單元開始借助勵(lì)磁控制單元對(duì)抽水蓄能機(jī)組電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，借助水輪機(jī)調(diào)速單元對(duì)抽水蓄能機(jī)組頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0034]基于抽水蓄能機(jī)組不同工況下同期并網(wǎng)仿真平臺(tái)的抽水蓄能機(jī)組抽水運(yùn)行工況下背靠背啟動(dòng)并網(wǎng)仿真系統(tǒng)，包括，
[0035]無窮大電網(wǎng)單元依次連接并網(wǎng)斷路器單元、主變壓器單元及抽水蓄能機(jī)組單元；第二電壓監(jiān)測(cè)單元連接無窮大電網(wǎng)單元；第一電壓監(jiān)測(cè)單元連接到主變壓器單元和抽水蓄能機(jī)組單元的連線上，背靠背啟動(dòng)電源單元通過啟動(dòng)斷路器單元連接抽水蓄能機(jī)組單元；
[0036]第一電壓監(jiān)測(cè)單元和第二電壓監(jiān)測(cè)單元都連接同期調(diào)節(jié)單元，第一電壓監(jiān)測(cè)單元還與勵(lì)磁控制單元連接，第二電壓監(jiān)測(cè)單元將采集到的無窮大電網(wǎng)的電壓信息傳送到同期調(diào)節(jié)單元，第一電壓監(jiān)測(cè)單元將采集到的抽水蓄能機(jī)組機(jī)端電壓信息提供給勵(lì)磁控制單元和同期調(diào)節(jié)單元；
[0037]勵(lì)磁控制單元和并網(wǎng)斷路器單元都與同期調(diào)節(jié)單元連接，同期調(diào)節(jié)單元還與啟動(dòng)斷路器單元連接，勵(lì)磁控制單元與抽水蓄能機(jī)組單元連接，轉(zhuǎn)速測(cè)量單元連接抽水蓄能機(jī)組單元和背靠背啟動(dòng)調(diào)速單元；轉(zhuǎn)速測(cè)量單元將采集到的抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速信息送到背靠背啟動(dòng)調(diào)速單元；同期調(diào)節(jié)單元采集抽水蓄能機(jī)組的機(jī)端和無窮大電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值、頻率和相角信息，當(dāng)機(jī)端電壓達(dá)到