一种抽水蓄能多机组共享sfc启动厂用电电源优化配置方法
【专利摘要】本发明公开了一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法，包括以下步骤：以对系统电压质量影响最小为原则，确定抽水蓄能多机组启动顺序；以对厂用电电压质量影响最小为原则，按机组启动顺序优化配置变频启动装置SFC的启动电源；根据SFC的启动电源优化配置厂用电；根据优化配置的SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组。本发明用于解决通过SFC启动抽水蓄能机组过程中，可能出现的电压幅值下降和谐波分量加大，甚至出现电压质量不合格或启动不成功的问题，可为抽水蓄能电站的规划设计和安全经济运行提供技术支撑。
【专利说明】
一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法
技术领域
[0001] 本发明涉及抽水蓄能电站安全运行技术领域，特别涉及一种抽水蓄能多机组共享 SFC启动厂用电电源优化配置方法。
【背景技术】
[0002] 抽水蓄能电站作为新能源接入电网系统。抽水蓄能机组有抽水和发电两种工作方 式。当夜间因部分用户用电停止，而各种大型火电、核电不能大幅停机或减少发电，电力系 统出现富余电量时，抽水蓄能电站可以利用这些富余电量，起动机组把低处的水抽到高处 储藏起来，等到电力系统用电高峰时，再把高处的水放下来，带动水轮发电机组发电，把电 力送回电网，供给用户用电，发电后的水仍回到低处。抽水蓄能电站的运营，提高了电网的 运行可靠性、灵活性、安全性和经济性。
[0003] 抽水蓄能机组在电动状态启动起动过程中，一般先采用共享的变频启动装置将机 组从0转速拖动到额定转速，然后再并入电网抽水。但在机组启动过程中如果SFC电源和厂 用电源的配置不当，将会直接影响电网和厂用电的电压质量，出现一些报警信息，可能影响 机组正常起动，甚至导致启动失败。本发明根据厂用电启动抽水蓄能机组的特点，制定抽水 蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置的技术方案，为解决我国抽水蓄能SFC启动厂 用电电源优化配置问题提供技术支撑和设备保障。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法，旨在解 决在抽水蓄能电站中，由于SFC启动机组过程中厂用电电源和SFC电源配置不但，直接影响 电网和厂用电的电压质量，影响机组正常起动，甚至导致启动失败的技术难题。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：
[0006] -种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法，其特征在于，包括下 列步骤：
[0007] 步骤1、以对系统电压质量影响最小为原则，确定抽水蓄能多机组启动顺序，具体 是:对于η台机组共享SFC启动的抽水蓄能电站，通过潮流计算和机组启动过程的数字仿真， 将机组从1至η台机组单独采用变频启动装置SFC在不同的厂用电电源接入方式启动，获得 在同一类型的厂用电电源接入方式下单独启动机组对系统电压影响程度的排序。
[0008] 步骤2、以对厂用电电压质量影响最小为原则，按机组启动顺序优化配置变频启动 装置SFC的启动电源，具体方法是:对于η台机组共享SFC启动的抽水蓄能电站，一台机组和 一台主变构成一个单元接线，通过潮流计算和机组启动过程的数字仿真，将各机组采用变 频启动装置SFC在不同的厂用电电源接入方式启动时，获得不同厂用电电源接对厂用电厂 高变供电电压影响程度从大到小的排序。按机组启动顺序，选用对厂用电厂高变供电电压 影响最小的厂用电电源接入方式，接入变频启动装置SFC，作为电源启动相应的抽水蓄能机 组。
[0009] 步骤3、根据SFC的启动电源优化配置厂用电，在SFC的启动电源接入后，选用机组 启动对其电压质量，即电压偏移和电压波形影响最小的厂用电厂高变供电优化配置厂用 电。当采用交直交变频方式的SFC启动机组时，应在SFC输入端和厂用电侧之间加装电抗器 隔离谐波，防止SFC变频拖动机组启动过程中产生大的谐波，
[0010] 步骤4、根据优化配置的SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组，优化起动过程 满足约束条件：
[0011] 约束条件一:避免厂用电源和SFC电源取自同一电源；
[0012] 约束条件二：定义主变编号为i，i = l，2,3. . .，n;机组编号为j，j = l，2,3...，n; SFC的电源取自主变变压器i，相应要起动的机组j不属于同一个机组-主变单元，即：i#j。
[0013] 约束条件三:连接SFC设备的主变对应的机组需要最后起动。
[0014] 在上述的一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法，定义调度 要求启动m台机组，则根据以下条件选择执行：
[0015] 条件一:在不考虑机组经济运行、检修要求或调度命令的情况下，按机组启动对系 统电压质量的影响程度从大到小的顺序依次启动m台机组；
[0016] 条件二:在存在机组经济运行要求或调度命令的情况下，按机组启动对系统电压 的影响程度从大到小排列顺序依次，优先启动调度命令、经济运行要求的机组，再启动不足 m台的其它机组；
[0017] 条件三:在存在机组检修要求的情况下，检修机组从排序中抽出，启动m台机组按 机组启动对系统电压质量的影响程度从大到小的顺序依次启动其它m台机组。
[0018] 在上述的一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法，所述步骤3 中，在SFC输入端并联LC滤波器，使电网和厂用电系统电压谐波不超标。
[0019] 在上述的一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法，所述步骤4 中，根据优化配置的SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组的启动逻辑关系如式（1)所 不。
[0020]
[0021] 其中：QD表示机组启动成功;SFC表示变频启动装置SFC工作正常;ZB表示主变工作 正常;CB表示厂高变工作正常;JZ表示机组工作正常；i为主变编号，i = 1，2，3. . .，η; j为机 组编号，j = 1，2，3. . .，η; SFCij为变频启动装置SFC的电源取自主变i，拖动机组j启动;k为厂 高变编号，k= 1，2，3. . .，1 ;m为计划启动机组的台数。式(1)在步骤1、2、3同时满足的条件下 成立。
[0022]因此，本发明用于解决通过SFC启动抽水蓄能机组过程中，可能出现的电压幅值下 降和谐波分量加大，甚至出现电压质量不合格或启动不成功的问题，可为抽水蓄能电站的 规划设计和安全经济运行提供技术支撑。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例流程不意图。
[0024] 图2是本发明实施例四台机组典型配置接线图。
[0025] 图3是本发明实施例启动机组1电源优化配置示意图。
[0026] 图4是本发明实施例机组1工作、启动机组2电源优化配置示意图。
[0027] 图5是本发明实施例机组1和机组2工作、启动机组3电源优化配置示意图。
[0028] 图6是本发明实施例机组1、机组2和机组3工作、启动机组4电源优化配置示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例详细说明：
[0030] -种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法。
[0031] 抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法实施例流程图如图1所示， 由图1可见：
[0032] 1、所述步骤①以对系统电压质量影响最小为原则，确定抽水蓄能多机组启动顺序 1：
[0033] 对于η台机组共享SFC启动的抽水蓄能电站，通过潮流计算和机组启动过程的数字 仿真，将机组从1至η台机组单独采用变频启动装置SFC在不同的厂用电电源接入方式启动， 获得在同一类型的厂用电电源接入方式下单独启动机组对系统电压影响程度的排序。 [0034]如果调度要求启动m台机组，则分三种情形启动：1)在不考虑机组经济运行、检修 要求或调度命令的情况下，按机组启动对系统电压质量的影响程度从大到小的顺序依次启 动m台机组;2)在存在机组经济运行要求或调度命令的情况下，按机组启动对系统电压的影 响程度从大到小排列顺序依次，优先启动调度命令、经济运行要求的机组，再启动不足m台 的其它机组;3)在存在机组检修要求的情况下，检修机组从排序中抽出，启动m台机组按机 组启动对系统电压质量的影响程度从大到小的顺序依次启动其它m台机组。
[0035] 启动的机组数量越多对系统电压质量的影响越大，先启动影响大的机组，后启动 影响小的机组，确保全部计划启动机组启动的过程中对系统电压质量影响最小。
[0036] 2、所述步骤②以对厂用电电压质量影响最小为原则，按机组启动顺序优化配置变 频启动装置SFC的启动电源2:
[0037] 对于η台机组共享SFC启动的抽水蓄能电站，一台机组和一台主变构成一个单元接 线，通过潮流计算和机组启动过程的数字仿真，将各机组采用变频启动装置SFC在不同的厂 用电电源接入方式启动时，获得不同厂用电电源接对厂用电厂高变供电电压影响程度从大 到小的排序。按机组启动顺序，选用对厂用电厂高变供电电压影响最小的厂用电电源接入 方式，接入变频启动装置SFC，作为电源启动相应的抽水蓄能机组。
[0038] 3、所述步骤③根据SFC的启动电源优化配置厂用电3:
[0039] SFC的启动电源接入后，选用机组启动对其电压质量，即电压偏移和电压波形影响 最小的厂用电厂高变供电优化配置厂用电。为了确保厂用电电压质量，当采用交直交变频 方式的SFC启动机组时，应在SFC输入端和厂用电侧之间加装电抗器隔离谐波，防止SFC变频 拖动机组启动过程中产生较大的谐波，必要时还要在SFC输入端并联LC滤波器，保证电网和 厂用电系统电压谐波不超标。
[0040] 4、所述步骤④根据优化配置的SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组4:
[0041] 优化起动过程满足如下要求：
[0042] 1)避免厂用电源(厂高变)和SFC电源取自同一电源(主变）；
[0043] 2)如果主变编号为i，i = l，2,3. . .，n;机组编号为j，j = l，2,3. . .，n;SFC的电源取 自主变变压器i，相应要起动的机组j不属于同一个机组-主变单元，即：i辛j。
[0044] 3)尽量保证连接SFC设备的主变对应的机组最后起动。
[0045] 根据优化配置的SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组的启动逻辑关系如式 (1)所示。
[0046]
[0047] 其中：QD表示机组启动成功;SFC表示变频启动装置SFC工作正常;ZB表示主变工作 正常;CB表示厂高变工作正常;JZ表示机组工作正常；i为主变编号，i = 1，2，3. . .，η; j为机 组编号，j = 1，2，3. . .，η; SFCij为变频启动装置SFC的电源取自主变i，拖动机组j启动;k为厂 高变编号，k=l，2,3. . .，l;m为计划启动机组的台数。
[0048]式（1)在步骤一、步骤二和步骤三同时满足的条件下成立。
[0049] 实例 1
[0050] 以下是采用上述方法的具体实施案例。
[0051] 如图2所示，本发明实施例四台机组典型配置接线图，该抽水蓄能电站配置一台变 频启动装置SFC，四台机组-主变单元、二台厂高变，SFC通过电抗器接入机组，并配置并联LC 滤波器。进行SFC的启动电源优化配置原理图。
[0052] 图2中，机组和主变台数n = 4,启动机组数m = 4,厂高变台数1 = 2,根据优化配置的 SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组的启动逻辑关系如式(2)所示。
[0053]
[0054]式(2)的优化组合方案是已保证电网和厂用电电压质量为前提的，因此，可能存在 多个优化组合方案，具体优化组合方案的选取根据实际设备的运行状况和操作方便程度来 选取最合理的方案。
[0055] 现以图2为例说明一种配置方案。图2中，SFC可以自由倒换到主变1、2、3、4，但考虑 到SFC设备的可靠性，为了尽量减少SFC的倒换次数，所以限制SFC的电源取自2号主变或3号 主变。厂高变1的电源取自主变1或主变3,厂高变2的电源取自主变2或主变4。假设机组优化 起动顺序为#1机组、#2机组、#3机组、#4机组，机组起动SFC和厂用电的电源优化配置方案如 下：
[0056] 图3所示，起动#1机组：SFC的电源取自主变2,厂高变1(厂用电I段母线）的电源取 自主变3，厂高变2 (厂用电Π 段母线）的电源取自主变4;
[0057]图4所示，起动#2机组，#1机组并网抽水，SFC的电源取自主变3,厂高变1(厂用电I 段母线）的电源取自主变1，厂高变4(厂用电Π 段母线）的电源取自主变4;
[0058] 图5所示，起动#3机组，#1机组、#2机组并网抽水，SFC的电源取自主变2，厂高变1 (厂用电I段母线）的电源取自主变1，厂高变2(厂用电Π 段母线）的电源取自主变4;
[0059] 图6所示，起动#4机组，#1机组、#2机组和#3机组并网抽水，SFC的电源取自主变3， 厂高变1(厂用电I段母线）的电源取自主变1，厂高变2(厂用电Π 段母线）的电源取自主变2; [0060]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明 技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离 本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同 变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内本文中所描述的具体实施例仅仅是对 本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各 种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权 利要求书所定义的范围。
【主权项】
1. 一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法，其特征在于，包括下列 步骤： 步骤1、以对系统电压质量影响最小为原则，确定抽水蓄能多机组启动顺序，具体是:对 于η台机组共享SFC启动的抽水蓄能电站，通过潮流计算和机组启动过程的数字仿真，将机 组从1至η台机组单独采用变频启动装置SFC在不同的厂用电电源接入方式启动，获得在同 一类型的厂用电电源接入方式下单独启动机组对系统电压影响程度的排序； 步骤2、以对厂用电电压质量影响最小为原则，按机组启动顺序优化配置变频启动装置 SFC的启动电源，具体方法是:对于η台机组共享SFC启动的抽水蓄能电站，一台机组和一台 主变构成一个单元接线，通过潮流计算和机组启动过程的数字仿真，将各机组采用变频启 动装置SFC在不同的厂用电电源接入方式启动时，获得不同厂用电电源接对厂用电厂高变 供电电压影响程度从大到小的排序;按机组启动顺序，选用对厂用电厂高变供电电压影响 最小的厂用电电源接入方式，接入变频启动装置SFC，作为电源启动相应的抽水蓄能机组； 步骤3、根据SFC的启动电源优化配置厂用电，在SFC的启动电源接入后，选用机组启动 对其电压质量，即电压偏移和电压波形影响最小的厂用电厂高变供电优化配置厂用电；当 采用交直交变频方式的SFC启动机组时，应在SFC输入端和厂用电侧之间加装电抗器隔离谐 波，防止SFC变频拖动机组启动过程中产生大的谐波， 步骤4、根据优化配置的SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组，优化起动过程满足 约束条件： 约束条件一:避免厂用电源和SFC电源取自同一电源； 约束条件二:定义主变编号为1，1 = 1，2,3...，11;机组编号为夂」=1，2,3...，11;5?(：的 电源取自主变变压器i，相应要起动的机组j不属于同一个机组-主变单元，即：i辛j ; 约束条件三:连接SFC设备的主变对应的机组需要最后起动。2. 根据权利要求1所述的一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法， 其特征在于，定义调度要求启动m台机组，则根据以下条件选择执行： 条件一:在不考虑机组经济运行、检修要求或调度命令的情况下，按机组启动对系统电 压质量的影响程度从大到小的顺序依次启动m台机组； 条件二:在存在机组经济运行要求或调度命令的情况下，按机组启动对系统电压的影 响程度从大到小排列顺序依次，优先启动调度命令、经济运行要求的机组，再启动不足m台 的其它机组； 条件三:在存在机组检修要求的情况下，检修机组从排序中抽出，启动m台机组按机组 启动对系统电压质量的影响程度从大到小的顺序依次启动其它m台机组。3. 根据权利要求1所述的一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法， 其特征在于，所述步骤3中，在SFC输入端并联LC滤波器，使电网和厂用电系统电压谐波不超 标。4. 根据权利要求1所述的一种抽水蓄能多机组共享SFC启动厂用电电源优化配置方法， 其特征在于，所述步骤4中，根据优化配置的SFC启动电源和厂用电启动抽水蓄能机组的启 动逻辑关系如式(1)所示：其中：QD表示机组启动成功；SFC表示变频启动装置SFC工作正常；ZB表示主变工作正 常;CB表示厂高变工作正常;JZ表示机组工作正常；i为主变编号，i = 1，2，3 ...，η; j为机组 编号，j = l，2,3. . .，n;SFCij为变频启动装置SFC的电源取自主变i，拖动机组j启动;k为厂高 变编号，k=l，2,3...，l;m为计划启动机组的台数;式（1)在步骤1、2、3同时满足的条件下成 立。
【文档编号】H02J3/28GK105932701SQ201610407402
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】李晓明, 穆显勇, 何乐, 王坤杰
【申请人】武汉大学