抽水蓄能机组不同工况下同期并网仿真平台及仿真系统的制作方法_3

文档序号:8905127阅读:来源:国知局
的并网效果,取得最优并网参数。
[0061](5)采用仿真的方式开展抽水蓄能机组不同运行工况下的同期并网研宄,具有建模过程便捷、模型修改方便、计算精度高、模拟对象类型多样等优点,对于研宄抽水蓄能机组运行特点、分析同期并网冲击电流具有重要作用。
【附图说明】
[0062]图1为抽水蓄能机组发电运行工况下的并网仿真系统;
[0063]图2为抽水蓄能机组抽水运行工况下的背靠背启动并网仿真系统;
[0064]图3为抽水蓄能机组抽水运行工况下的SFC启动并网仿真;
[0065]图4为静止变频器SFC模块的模块示意图。
【具体实施方式】
[0066]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0067]如图1-3所示,抽水蓄能机组不同工况下同期并网仿真平台,包括:
[0068]抽水蓄能机组模块,该模块实现对抽水蓄能机组的建模与仿真功能,采用可逆式的同步电机模型,可兼作电动机和水轮发电机,实现对多种运行工况的仿真。
[0069]此外,抽水蓄能机组的励磁电流和频率(即发电机转速)两个参数是可以调节的,能够接受来自励磁控制模块、频率控制模块的调节信号,并对调节信号做出响应。
[0070]无穷大电网模块,该模块用来模拟无穷大电网,采用容量足够大的同步发电机模型(其容量为抽水蓄能机组容量的10倍以上)作为无穷大电网模型。
[0071]静止变频器SFC模块,SFC是Static Frequency Converter的简称,是完成抽水蓄能机组变频启动的核心设备,静止变频器SFC模块不仅能够提供机组启动过程中频率逐步升高的交流电,还能够完成抽水运行工况并网时的机组频率调节。
[0072]静止变频器SFC模块,包括主电路和控制电路;主电路包括网侧整流器、直流电抗器和机侧逆变器;控制电路包括网侧整流器控制模块和机侧逆变器控制模块;网侧整流器控制模块接受第二电压监测模块采集到的网侧电压信息和电流监测模块采集到的直流电抗器输出的直流电流信息,静止变频器SFC模块基于该信息控制电机电磁转矩;网侧整流器控制模块向网侧整流器提供控制信号,控制整流器输出电流,;机侧逆变器控制模块接受同期调节模块采集到的抽水蓄能机组的机端和无穷大电网侧的电压幅值、频率和相角信息,还接受转速测量模块采集到的当前转速,还有给定的转速信息,向机侧逆变器提供控制信号,主要作用为给定逆变器的触发器,控制输出频率;通过主电路和控制电路的配合,仿真出脉冲换相启动、负载换相启动和同期调节过程中静止变频器SFC模块的动态特性。
[0073]背靠背启动机组模块,该模块用来实现抽水蓄能机组的背靠背启动功能。在背靠背启动过程中,该模块作为启动电源向抽水蓄能机组提供电流,并能按照同期装置的信号调节输出电流的频率,该模块采用同步发电机模型代替。
[0074]主变压器模块,主变压器又称为并网变压器,其作用是对发电机端口电压进行升压,实现发电机与无穷大电网的电气连接。
[0075]SFC输出变压器模块,该模块的作用是将静止变频器SFC模块输出的变频电压进行升压,供抽水蓄能机组启动使用。
[0076]降压变压器模块,该模块为静止变频器SFC模块提供工作电压,降压变压器模块的高压侧与无穷大电网连接,低压侧与静止变频器SFC模块连接。
[0077]同期调节模块,该模块的作用是在准同期过程对并网参数进行调节,当各参数满足并网条件时发出合闸信号。
[0078]同期调节模块采抽集水蓄能机组的机端和无穷大电网侧的电压幅值、频率和相角信息,当机端电压和机组转速到达一定的值(机端电压达到额定电压,机组转速达到额定转速的97%时),同期调节模块开始对抽水蓄能机组电压和频率进行调节(采用PID调节方式,但也可以根据需要采取其它调节方式),使机组满足并网条件,并当机组与电网间相角差满足预设并网要求时发出并网信号。上述并网参数能够根据需要进行修改,以便考察不同并网参数下的同期并网过程。
[0079]励磁控制模块,该模块的作用是对抽水蓄能机组的励磁电流大小进行控制。励磁控制模块采集机端电压,根据机端电压大小调节励磁电压进而改变励磁电流,并可接受外来控制信号如来自同期调节模块的励磁调节信号,达到调节机组的机端电压的目的。
[0080]水轮机调速模块,该模块主要完成机组频率的调节功能。水轮机调速模块采集抽水蓄能机组的转速信息,通过改变抽水蓄能机组模型的输入转矩来调节转速,并可接受其他频率调节模型的调频信号,实现对机组频率的调节功能。
[0081]背靠背启动调速模块,该模块的功能是完成背靠背启动机组的转速控制,其调节过程和方法与水轮机调速模块类似。
[0082]并网断路器模块,并网断路器模块连接抽水蓄能机组模块和无穷大电网模块,完成机组的并网操作。
[0083]启动断路器模块,该模块用来连接抽水蓄能机组模块和启动电源,用于通断启动线路。
[0084]第一电压监测模块,该模块用于采集、监视机端电压信息(包括幅值、频率和相角信息),并将信息提供给励磁控制和同期调节等模块,该模块可并入下文所述的监测系统模块。
[0085]第二电压监测模块,该模块用于采集、监视无穷大电网的电压信息(包括幅值、频率和相角信息),并将信息提供给同期调节模块和SFC模块,该模块可并入监测系统模块。
[0086]转速测量模块,该模块用于测量抽水蓄能机组转速。如果抽水蓄能机组模块能够直接提供实时转速,可不设置该模块。
[0087]监测系统模块,该模块包含全部或部分仿真试验中的量测、记录和显示模块,根据仿真的需要,提供所需电气量的测量结果,可以由效值、标么值或曲线图等形式表示,方便研宄人员对仿真结果和数据进行分析。
[0088]如图1所示,基于抽水蓄能机组不同工况下同期并网仿真平台的抽水蓄能机组发电运行工况并网仿真系统:
[0089]并网前,并网断路器断开,抽水蓄能机组在励磁控制模块和水轮机调速模块的作用下启动,运行在空载发电机状态,使其电压和转速达到额定值,达到投入同期调节模块的要求,随后,同期调节模块将通过励磁控制模块调节机组电压,通过水轮机调速模块调节发电机同步频率,经过同期调节,抽水蓄能机组和电网间的电压差和频率差满足并网要求,并根据相角差条件发出并网信号,经过同期断路器出口回路动作时间和同期断路器合闸动作时间两个固定延时后,并网断路器合闸,完成并网过程,整个仿真过程中,利用监测系统模块记录机端电压、机组频率、并网冲击电流等电气量数据。
[0090]抽水蓄能机组发电运行工况并网仿真系统的电能传输关系如下:
[0091]无穷大电网模块依次连接并网断路器模块、主变压器模块及抽水蓄能机组模块;第二电压监测模块连接无穷大电网模块;第一电压监测模块连接到主变压器模块和抽水蓄能机组模块的连线上。
[0092]抽水蓄能机组发电运行工况并网仿真系统的信号流转关系如下:第一电压监测模块和第二电压监测模块都连接同期调节模块,第一电压监测模块还与励磁控制模块连接,第二电压监测模块将采集到的无穷大电网的电压信息传送到同期调节模块,第一电压监测模块将采集到的抽水蓄能机组机端电压信息提供给励磁控制模块和同期调节模块;
[0093]励磁控制模块和并网断路器模块都与同期调节模块连接,同期调节模块还与水轮机调速模块连接,励磁控制模块和水轮机调速模块都与抽水蓄能机组模块连接,转速测量模块连接抽水蓄能机组模块和水轮机调速模块;转速测量模块将采集到的抽水蓄能机组转速信息送到水轮机调速模块;同期调节模块采集抽水蓄能机组的机端和无穷大电网侧的电压幅值、频率和相角信息,当机端电压达到额定电压,机组转速达到额定转速的97%时,同期调节模块开始借助励
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