一种水电厂监控系统的数模混合实时仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种数模混合实时仿真方法，具体设及一种水电厂监控系统的数模混 合实时仿真方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国水电建设的飞速发展，越来越多的大型水电基地投入运行。运些水电基 地的共同特点是装机容量"巨大"，距离负荷中屯、相对较远。特别是最近几年交直流特高压 和750kV系统的快速发展，电网层级增多，直流输电线路增多，电网运行特性变得更加复杂， 局部的源网协调问题常常导致全网性的影响。运使得运些大型水电基地机组对电网的安全 稳定运行影响日益显著，发电机控制设备的响应特性是影响电源动态行为的主要因素。运 些大型水电机组出力随季节的变化会造成电网潮流大幅度地调整，进而产生一系列的电网 稳定与调频、调压问题。在水力资源特别丰富的四川、云南等省，丰水期的电网稳定问题和 枯水期的电网调频、调压问题会变得日益严峻。我国主要大型水电站都配置有AGC与AVC装 置，可实现对电网频率和电压的快速调整，对解决电网负荷的快速波动具有重大的意思。 AGC与AVC装置在水电厂都是通过监控系统来实现其功能的。因此水电厂监控系统的动态响 应特性对AGC于AVC装置性能的发挥也有很重要的意义。
[0003] 近年来电力系统仿真技术得到了快速发展，发电机、励磁系统、原动机及调速系统 和负荷参数建模与参数实测技术逐步成熟，目前已完成大部分大型机组的建模与实测工 作。随着调度及电厂自动化水平提高，与水电厂监控系统相关的自动化控制技术得到越来 越多的应用，如自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)。因此，在中长期仿真计算时考虑 水电厂监控系统的仿真模型，计及其过渡过程中的动态特性，对分析水电站的动态过程及 其对电力系统稳定计算的影响具有重要的意义，但此部分目前还基本处于空白。因此开展 水电厂监控系统建模与仿真研究是非常必要的。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种水电厂监控系统的数模混合实时 仿真方法，本发明实现对数字仿真装置中数字发电机运行工况的调整，解决了现有数字仿 真装置中没有水电厂监控系统中长期模型的困难，大大提高了数模混合仿真精度。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] -种水电厂监控系统的数模混合实时仿真方法，所述方法包括如下步骤：
[0007] (1)数字仿真装置中发电机通过硬接线与励磁调节控制柜和调速控制柜进行交 互；
[000引（2)计算机监控系统中现地层采用硬接线方式与所述励磁调节控制柜和所述调速 控制柜进行交互；
[0009] (3)所述计算机监控系统中主控层采用W太网通讯，将所述计算机监控系统的上 位机的有功功率和无功功率指令下达到所述励磁调节控制柜和所述调速控制柜。
[0010]优选的，所述步骤(1)中，包括如下步骤：
[0011] 步骤1-1、所述励磁调节控制柜采集所述数字仿真装置中数字发电机的机端电压、 机端电流和励磁电流，并输出指令给所述数字仿真装置中的数字发电机；
[0012] 步骤1-2、所述调速控制柜采集所述数字仿真装置中数字数字发电机的机端电压、 有功功率和水轮机的导叶开度反馈，并输出指令给所述数字仿真装置中的数字伺服机构。 [00 1引优选的，所述步骤1-1中，包括如下步骤：
[0014]步骤1-1-1、所述机端电压用Ua、Ub、化表示，所述数字仿真装置通过接口箱输出± IOV的S相交流电压信号，经功率放大器转变为OV~IOOV的S相交流电压信号后输送到所 述励磁调节控制柜电压端子；
[001引步骤1-1-2、所述机端电流用Ia、Ib、I康示，数字仿真装置通过接口箱输出±10V的 =相交流电压信号，经功率放大器转变为0~IA的=相交流电流信号后输送到所述励磁调 节控制柜电流端子；
[0016]步骤1-1-3、所述励磁电流用Ifd表示，数字仿真装置通过接口箱输出0~IOV的直流 电压信号，输送到所述励磁调节控制柜励磁电流端子，所述励磁调节控制柜的输出经±l〇V 的Al接口接入数字仿真装置中对应的数字发电机励磁回路。
[0017]优选的，所述步骤1-2中，包括如下步骤：
[001引步骤1-2-1、所述机端电压用Ua、Ub、Uc表示，Ua、Ub、Uc通过接口箱输出±10￥的；相 交流电压信号，经功率放大器转变为OV~IOOV的S相交流电压信号后输送到所述调速控制 柜的电压端子；
[0019] 步骤1-2-2、所述有功功率和所述水轮机的导叶开度反馈分别用P、Y表示，P、Y经接 口转换箱转变为4~20mA的电流信号后，由所述数字仿真装置输送给所述调速控制柜，所述 调速控制柜的输出经±l〇V的AI接口接入数字仿真装置中对应的发电机伺服机构。
[0020] 优选的，所述步骤(2)中，所述计算机监控系统的现地层中现地控制柜与所述调速 控制柜的接口信号包括模拟量信号和开关量信号，所述模拟量信号包括功率给定信号、开 度模式命令信号、功率模式命令信号、有功增信号、有功减信号、联网信号至调速控制柜信 号、孤岛信号至调速控制柜信号、导叶开度信号和转速信号，所述开关量信号包括调速控制 柜自动信号、电手动信号、机手动信号、功率调节模式信号、开度调节模式信号、一次调频投 入信号和一次调频动作信号;所述功率给定信号、所述导叶开度信号和所述转速信号的信 号类型为化4~20mA，所述开度模式命令信号、所述功率模式命令信号、所述有功增信号、所 述有功减信号、所述联网信号至调速控制柜信号和所述孤岛信号至调速控制柜信号的信号 类型为脉冲信号DC24V 0~lOOHz，所述开关量信号的信号类型都为无源接点的开关信号。
[0021] 优选的，所述步骤(2)中，所述计算机监控系统的现地层中现地控制柜与所述励磁 调节控制柜的接口信号包括模拟量信号和开关量信号，所述模拟量信号包括机组无功功率 给定信号、机组无功增信号、机组无功减信号、机组PSS投入信号和机组PSS退出信号，所述 开关量信号包括:PSS已投入信号、过励限制动作信号和V/巧良制动作信号;所述机组无功功 率给定信号的信号类型为化4~20mA，所述机组无功增所述信号、所述机组无功减信号、机 组PSS投入信号和所述机组PSS退出信号的信号类型为脉冲信号DC24V 0~IOOHz;所述开关 量信号都为无源接点的开关信号。
[0022] 优选的，所述步骤(3)包括如下步骤：
[0023] 步骤3-1、所述励磁调节控制柜和所述调速控制柜采集数字发电机的电气信号，通 过硬接线的方式发送给水电厂监控系统现地层的现地控制柜；
[0024] 步骤3-2、所述上位机W数字通讯的方式读取所述现地控制柜中发电机的电气信 号并显示在监控画面上；
[0025] 步骤3-3、通过所述上位机设置有功功率和无功功率指令，利用所述现地控制柜与 所述上位机及所述励磁调节控制柜和所述调速控制柜之间的通讯，将功率指令下发到所述 励磁调节控制柜和所述调速控制柜。
[00%]与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0027] 本发明通过采用数模混合仿真技术的方法，解决了现有数字仿真装置中没有水电 厂监控系统中长期模型的问题；
[0028] 本发明选用ADPSS作为电力系统数字仿真装置，解决了现有数模混合仿真技术难 W实现超大规模电网实时仿真的问题；
[0029] 本发明通过水电厂监控系统的数模混合仿真技术，可W实现暂态过程中电网潮流 的在线调整。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明提供的一种水电厂监控系统的数模混合实时仿真方法的流程图，
[0031] 图2是本发明提供的一种水电厂监控系统的数模混合实时仿真方法的接线图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0033] 如图1所示，为本发明种将水电厂监控系统与电力系统数字仿真装置进行连接实 现数模混合实时仿真的方法，所述方法包括W下步骤：
[0034] 步骤1、数字仿真装置中发电机通过硬接线与励磁调节控制柜和调速控制柜进行 交互；
[0035] 如图2所示，为本发明仿真方法的接线图，所述发电机的励磁调节控制柜采集数字 仿真装置中数字发电机的机端电压、机端电流和励磁电流，并输出指令给ADPSS中的数字发 电机。机端电压用Ua、Ub、化表示，Ua、Ub、Uc通过接日箱输出± 10￥的立相交流电压信号，经功 率放大器转变为OV~IOOV的S相交流电压信号后输送到励磁调节控制柜电压端子;机端电 流用Ia、Ib、Ic表示，Ia、Ib、Ic通过接口箱输出± IOV的=相交流电压信号，经功率放大器转变 为0~IA的=相交流电流信号后输送到励磁调节控制柜电压端子;励磁电流用Ifd表示，Ifd 通过接口箱输出0~IOV的直流电压信号，接励磁调节控制柜励磁电流端子;励磁调节控制 柜的