適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)及方法，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元、蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)和電網(wǎng)模擬單元組成，可以通過(guò)多元化仿真，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真、超實(shí)時(shí)仿真和欠實(shí)時(shí)仿真等多種仿真模式。本發(fā)明能夠真實(shí)模擬抽水蓄能電廠負(fù)荷設(shè)定、負(fù)荷調(diào)節(jié)、負(fù)荷輸出的整個(gè)電力調(diào)控回路，實(shí)現(xiàn)了基于抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)模型的機(jī)網(wǎng)聯(lián)合仿真，有助于實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)背景下的抽水蓄能機(jī)組特性分析和電網(wǎng)穩(wěn)定性研究；其相比較僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)組廠級(jí)調(diào)速系統(tǒng)仿真功能的平臺(tái)，功能性更加優(yōu)越，也更利于實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)和分析研究等需求，因此對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的促進(jìn)發(fā)展和生產(chǎn)效率的提升都有著積極的意義。
【專利說(shuō)明】適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)，以及基于該模擬系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的調(diào)速模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著核電站建設(shè)與新能源開(kāi)發(fā)的迅速發(fā)展，我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)也進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期。其中，抽水蓄能機(jī)組在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用以及吸收多余電能等任務(wù)，是當(dāng)前電網(wǎng)中最重要的儲(chǔ)能和調(diào)峰調(diào)頻節(jié)點(diǎn)。而調(diào)速器系統(tǒng)作為抽水蓄能機(jī)組最重要的輔機(jī)之一，主要負(fù)責(zé)機(jī)組轉(zhuǎn)速控制、同期、負(fù)荷調(diào)節(jié)和工況轉(zhuǎn)換等重要任務(wù)，因此其實(shí)際控制性能會(huì)直接影響整體機(jī)組的運(yùn)行性能。
[0003]為了保證電網(wǎng)及蓄能機(jī)組安全運(yùn)行，充分發(fā)揮蓄能機(jī)組調(diào)頻能力，提高電能質(zhì)量及電網(wǎng)頻率的控制水平，以及確保系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)品質(zhì)與安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速器系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行深入分析，并考慮其與電網(wǎng)運(yùn)行特性之間的相互影響，以便實(shí)現(xiàn)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制并優(yōu)化控制策略和控制參數(shù)。在此前提下，對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真就變得非常必要，這樣一方面可以對(duì)其靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、方便、直觀、迅速的研究，令許多在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行或不宜多次重復(fù)進(jìn)行的試驗(yàn)，都可以利用模型進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，而另一方面也便于對(duì)大型抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響性等大型項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估研究，起到事半功倍的效果。
[0004]其中，抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)控制回路的完整拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)該包括其接入的電網(wǎng)、調(diào)速系統(tǒng)主回路及其上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，即連接電網(wǎng)、微機(jī)調(diào)速器、液壓隨動(dòng)系統(tǒng)、引水系統(tǒng)、可逆式水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)等部分。然而，目前國(guó)內(nèi)外能夠?qū)φ麄€(gè)抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)及其上、下級(jí)連接部分進(jìn)行完整仿真的平臺(tái)還較少，且現(xiàn)有的蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)仿真平臺(tái)的功能也僅局限于在調(diào)速系統(tǒng)的廠級(jí)機(jī)電設(shè)備層面進(jìn)行仿真。
[0005]而由于目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的電力系統(tǒng)仿真平臺(tái)對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)模型的開(kāi)發(fā)較少，因此功能普遍簡(jiǎn)單，很難完善的適應(yīng)抽水蓄能機(jī)組的應(yīng)用現(xiàn)狀；如一般只涉及單臺(tái)機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)仿真；不包括監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元；不具備實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、同期、負(fù)荷調(diào)節(jié)和工況轉(zhuǎn)換等多種任務(wù)的功能；只能模擬發(fā)電過(guò)程，不能模擬同期和抽水工況負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程；以及沒(méi)有電網(wǎng)模擬模塊，少數(shù)有電網(wǎng)模擬模塊卻又不具備模擬電網(wǎng)負(fù)荷頻率特性的功能，而只能簡(jiǎn)單的模擬電網(wǎng)頻率波動(dòng)等。這些都不利于促進(jìn)高效生產(chǎn)的推動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真、超實(shí)時(shí)仿真和欠實(shí)時(shí)仿真的調(diào)速模擬系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真、超實(shí)時(shí)仿真和欠實(shí)時(shí)仿真的調(diào)速模擬方法。
[0008]本發(fā)明具體通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn): 為實(shí)現(xiàn)第一發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)，包括監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元、蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)和電網(wǎng)模擬單元；所述監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元中設(shè)有用戶輸入接口 ；所述蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)包含多個(gè)相互獨(dú)立的機(jī)組；其中，監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元分別與各個(gè)機(jī)組相連；各個(gè)機(jī)組同時(shí)與電網(wǎng)模擬單元相連；且電網(wǎng)模擬單元分別與監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元和蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)相連。
[0009]所述監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元用于模擬抽水蓄能電站的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成組開(kāi)機(jī)發(fā)電、抽水、有功分配等對(duì)應(yīng)的自動(dòng)控制功能。
[0010]所述蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)用于仿真電站，蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)中的機(jī)組數(shù)量可以在實(shí)際應(yīng)用中自行設(shè)置，且每臺(tái)機(jī)組的特性參數(shù)亦可自行定義。其中，所述機(jī)組均包括微機(jī)調(diào)速器模擬單元和蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元。
[0011]所述電網(wǎng)模擬單元用于模擬蓄能電廠所接入的電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率特性，以便實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)框架下研究抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行特性，以及抽水蓄能機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)間的相互影響等目的。
[0012]所述微機(jī)調(diào)速器模擬單元用于模擬蓄能水電廠的微機(jī)調(diào)速器，進(jìn)行機(jī)組轉(zhuǎn)速控制、同期、負(fù)荷調(diào)節(jié)和工況轉(zhuǎn)換等任務(wù)。微機(jī)調(diào)速器模擬單元包括工況切換單元和PID控制單元，其中工況切換單元與PID控制單元相連。所述工況切換單元的主要功能是根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的下發(fā)指令，確定微機(jī)調(diào)速器要投入的工況。其中，所述PID為ProportionIntegration Differentiation,即比例、積分、微分，PID控制單元的主要功能是依據(jù)比例控制、積分控制和微分控制原理，根據(jù)工況切換單元的工況狀態(tài)，采用PID算法對(duì)各個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率進(jìn)行控制。
[0013]所述蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元用于模擬蓄能水電廠主要機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行特性。蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元包括引水及水輪機(jī)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元、第一液壓隨動(dòng)單元、第二液壓隨動(dòng)單元以及模擬同步發(fā)電機(jī)的第一同步發(fā)電機(jī)單元和第二同步發(fā)電機(jī)單元。所述引水及水輪機(jī)單元用于模擬引水和水輪機(jī)，所述引水及可逆式水輪機(jī)單元用于模擬引水和可逆式水輪機(jī)。
[0014]其中，第一同步發(fā)電機(jī)單元用于發(fā)電工況下正傳，起到發(fā)電機(jī)的作用；第二同步發(fā)電機(jī)單元用于抽水工況下反轉(zhuǎn)，進(jìn)而消耗電網(wǎng)功率，起到電動(dòng)機(jī)的作用。此外，第一同步發(fā)電機(jī)單元和第二同步發(fā)電機(jī)單元可根據(jù)需求合并為同一個(gè)電機(jī)單元，通過(guò)該電機(jī)單元正傳及反轉(zhuǎn)間的轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)不同工況的功能需要。同時(shí)，引水及水輪機(jī)單元與引水及可逆式水輪機(jī)單元，以及第一液壓隨動(dòng)單元與第二液壓隨動(dòng)單元，均可根據(jù)需求合并為同一個(gè)水輪機(jī)單元或液壓隨動(dòng)單元，通過(guò)功能轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)不同工況的功能需要。
[0015]其中，第一液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元、第一同步發(fā)電機(jī)單元之間依次相連構(gòu)成發(fā)電通道；第二液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元、第二同步發(fā)電機(jī)單元之間依次相連構(gòu)成抽水通道；另外，工況切換單元分別與第一液壓隨動(dòng)單元、第二液壓隨動(dòng)單元相連，此外，第一同步發(fā)電機(jī)單元、第二同步發(fā)電機(jī)單元同時(shí)與PID控制單元相連。
[0016]為實(shí)現(xiàn)第二發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，包括如下步驟:
在監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元中輸入全廠負(fù)荷設(shè)定值，由監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元判斷并擇一令全廠進(jìn)入發(fā)電工況流程或抽水工況流程，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的開(kāi)機(jī)命令發(fā)送給各個(gè)機(jī)組；各個(gè)機(jī)組完成同期階段后即進(jìn)入對(duì)應(yīng)的發(fā)電工況或抽水工況。
[0017]其中，待各個(gè)機(jī)組完成同期階段后，根據(jù)全廠負(fù)荷需求，經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制計(jì)算，決定各個(gè)機(jī)組應(yīng)輸出的功率，并將負(fù)荷指令下發(fā)給各個(gè)機(jī)組。
[0018]此外，電網(wǎng)模擬單元從蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)中接收功率數(shù)據(jù)和頻率數(shù)據(jù)，依據(jù)預(yù)設(shè)的電網(wǎng)負(fù)荷頻率特性，對(duì)當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)功率出現(xiàn)缺額或過(guò)飽和時(shí)，電網(wǎng)頻率的波動(dòng)情況進(jìn)行模擬；并將電網(wǎng)頻率反饋至各個(gè)機(jī)組的微機(jī)調(diào)速器模擬單元，同時(shí)將電網(wǎng)負(fù)荷需求反饋至監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元。
[0019]所述同期階段包含如下步驟:
sll:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的抽水或發(fā)電開(kāi)機(jī)命令后，將頻率設(shè)定值設(shè)為系統(tǒng)所處電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率，傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元進(jìn)行下一步處理；其中，系統(tǒng)所處電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率依照系統(tǒng)所設(shè)置的地域而定，如中國(guó)大陸地區(qū)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為50HZ，歐美國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為60HZ等；
sl2:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以頻率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的頻率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到頻率偏差值，并將頻率偏差值發(fā)送給PID控制單元；
sl3:PID控制單元根據(jù)頻率偏差值，通過(guò)PID算法計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的水輪機(jī)或可逆式水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元；
sl4:工況切換單元根據(jù)導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，依據(jù)當(dāng)前的工況流程，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)擇一轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道或抽水通道，其中，當(dāng)前工況流程為發(fā)電工況流程時(shí)進(jìn)行步驟sl5，當(dāng)前工況流程為抽水工況流程時(shí)進(jìn)行步驟sl7 ；
sl5:將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至發(fā)電通道后，閉鎖抽水通道功能；在發(fā)電工況流程下的同期階段，蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道接收來(lái)自工況切換單元的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送至第一同步發(fā)電機(jī)單元；
sl6:第一同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前機(jī)組頻率反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元，進(jìn)入步驟S19 ；
sl7:將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給抽水通道后，閉鎖發(fā)電通道功能；在抽水工況流程下的同期階段，蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道接收來(lái)自微機(jī)調(diào)速器模擬單元的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送至第二同步發(fā)電機(jī)單元；
sl8:第二同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在抽水工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前機(jī)組頻率反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元；
sl9:當(dāng)機(jī)組頻率穩(wěn)定在步驟sll中所述頻率設(shè)定值的目標(biāo)量后，結(jié)束同期階段，進(jìn)入發(fā)電工況或抽水工況進(jìn)行仿真；當(dāng)機(jī)組頻率還未穩(wěn)定在50HZ目標(biāo)量時(shí)，返回步驟sl2。
[0020]所述發(fā)電工況包含如下步驟:
S21:機(jī)組完成發(fā)電工況流程的同期階段仿真后即進(jìn)入發(fā)電工況進(jìn)行仿真；
S22:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的負(fù)荷指令后，將該負(fù)荷指令作為機(jī)組功率設(shè)定值傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元，作下一步處理； 523:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以機(jī)組功率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的功率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到功率偏差值，并將功率值發(fā)送給PID控制單元；
524:PID控制單元接收功率偏差值，同時(shí)接收來(lái)自電網(wǎng)模擬單元的頻率反饋，經(jīng)過(guò)PID算法計(jì)算得到水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元；
525:工況切換單元將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道，同時(shí)閉鎖其抽水通道功能；
526:蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道接收導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率輸出，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送給第一同步發(fā)電機(jī)單元，同時(shí)將機(jī)械功率數(shù)據(jù)反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元；
527:第一同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將機(jī)組頻率和功率發(fā)送至電網(wǎng)模擬單元。
[0021]其中，發(fā)電工況下，發(fā)電通道向電網(wǎng)輸出的功率和功率目標(biāo)量均是正值。
[0022]所述抽水工況包含如下步驟:
S31:機(jī)組完成抽水工況流程的同期階段仿真后即進(jìn)入抽水工況仿真；
S32:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的負(fù)荷指令后，將該負(fù)荷指令作為機(jī)組功率設(shè)定值，傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元作下一步處理；
533:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以功率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的功率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到功率偏差值，將功率偏差值發(fā)送給PID控制單元；
534=PID控制單元接收功率偏差值，同時(shí)接收來(lái)自電網(wǎng)模擬單元的頻率反饋，經(jīng)過(guò)PID算法計(jì)算得到可逆式水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元；
535:工況切換單元將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道，同時(shí)閉鎖發(fā)電通道功能；
S36:蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道接收導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)其內(nèi)部的液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，發(fā)送給第二同步發(fā)電機(jī)單元，同時(shí)將機(jī)械功率數(shù)據(jù)反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元；
S37:第二同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在抽水工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前的機(jī)組頻率和功率發(fā)送給電網(wǎng)模擬單元。
[0023]其中，抽水工況下，抽水通道從電網(wǎng)模擬單元吸收的功率和功率目標(biāo)量均為負(fù)值。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明包含了抽水蓄能電站多機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)及其上、下級(jí)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，通過(guò)嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作機(jī)理關(guān)聯(lián)各個(gè)仿真裝置，從而真實(shí)模擬抽水蓄能電廠負(fù)荷設(shè)定、負(fù)荷調(diào)節(jié)、負(fù)荷輸出的整個(gè)電力調(diào)控回路，實(shí)現(xiàn)了基于抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)模型的機(jī)網(wǎng)聯(lián)合仿真，有助于實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)背景下的抽水蓄能機(jī)組特性分析和電網(wǎng)穩(wěn)定性研究；其相比較僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)組廠級(jí)調(diào)速系統(tǒng)仿真功能的平臺(tái)，功能性更加優(yōu)越，也更利于實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)和分析研究等需求，因此對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的促進(jìn)發(fā)展和生產(chǎn)效率的提升都有著積極的意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0025]下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
如圖1所示為本發(fā)明一具體實(shí)施例的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
如圖2所示為本發(fā)明一具體實(shí)施例的方法流程圖；
如圖3所示為本發(fā)明一具體實(shí)施例的機(jī)組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
如圖4所示為同期階段下機(jī)組的流程結(jié)構(gòu)示意圖；
如圖5所示為發(fā)電及抽水工況下機(jī)組的流程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0027]如圖1和圖3所示，為本發(fā)明較佳實(shí)施例的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)，包括監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元、蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)和電網(wǎng)模擬單元；監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元中設(shè)有用戶輸入接口 ；蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)包含多個(gè)相互獨(dú)立的機(jī)組；其中，監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元分別與各個(gè)機(jī)組相連；各個(gè)機(jī)組同時(shí)與電網(wǎng)模擬單元相連；且電網(wǎng)模擬單元分別與監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元和蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)相連。
[0028]監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元用于模擬抽水蓄能電站的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成組開(kāi)機(jī)發(fā)電、抽水、有功分配等對(duì)應(yīng)的自動(dòng)控制功能。
[0029]機(jī)組均包括微機(jī)調(diào)速器模擬單元和蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元。
[0030]微機(jī)調(diào)速器模擬單元包括工況切換單元和PID控制單元，其中工況切換單元與PID控制單元相連。
[0031]蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元包括引水及水輪機(jī)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元、第一液壓隨動(dòng)單元、第二液壓隨動(dòng)單元以及模擬同步發(fā)電機(jī)的第一同步發(fā)電機(jī)單元和第二同步發(fā)電機(jī)單元。
[0032]其中，第一同步發(fā)電機(jī)單元和第二同步發(fā)電機(jī)單元可根據(jù)需求合并為同一個(gè)電機(jī)單元，當(dāng)處于發(fā)電工況時(shí)，該電機(jī)單元正傳，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的功能作用；而當(dāng)處于抽水工況時(shí)，該電機(jī)單元進(jìn)行反轉(zhuǎn)，消耗電網(wǎng)功率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的功能作用。同時(shí)，如第一同步發(fā)電機(jī)單元和第二同步發(fā)電機(jī)單元合并為電機(jī)單元，則引水及水輪機(jī)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元同時(shí)與該電機(jī)單元相連。同理，當(dāng)引水及水輪機(jī)單元與引水及可逆式水輪機(jī)單元合并為同一個(gè)水輪機(jī)單元，或第一液壓隨動(dòng)單元與第二液壓隨動(dòng)單元合并為同一個(gè)液壓隨動(dòng)單元后，其連接方式均進(jìn)行對(duì)應(yīng)的變換。
[0033]同時(shí)，引水及水輪機(jī)單元與引水及可逆式水輪機(jī)單元，以及第一液壓隨動(dòng)單元與第二液壓隨動(dòng)單元，均可根據(jù)需求合并為同一個(gè)水輪機(jī)單元或液壓隨動(dòng)單元，通過(guò)功能轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)不同工況的功能需要。
[0034]其中，第一液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元、第一同步發(fā)電機(jī)單元之間依次相連構(gòu)成發(fā)電通道；第二液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元、第二同步發(fā)電機(jī)單元之間依次相連構(gòu)成抽水通道；另外，工況切換單元分別與第一液壓隨動(dòng)單元、第二液壓隨動(dòng)單元相連，此外，第一同步發(fā)電機(jī)單元、第二同步發(fā)電機(jī)單元同時(shí)與PID控制單元相連。
[0035]如圖2所示，基于上述模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，在時(shí)間順序上，對(duì)抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)及其上、下級(jí)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真，具體包括如下步驟:
在監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元中輸入全廠負(fù)荷設(shè)定值，由監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元判斷并擇一令全廠進(jìn)入發(fā)電工況流程或抽水工況流程，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的開(kāi)機(jī)命令發(fā)送給各個(gè)機(jī)組；各個(gè)機(jī)組完成同期階段后即進(jìn)入對(duì)應(yīng)的發(fā)電工況或抽水工況。
[0036]其中，待各個(gè)機(jī)組完成同期階段后，根據(jù)全廠負(fù)荷需求，經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制計(jì)算，決定各個(gè)機(jī)組應(yīng)輸出的功率，并將負(fù)荷指令下發(fā)給各個(gè)機(jī)組。
[0037]此外，電網(wǎng)模擬單元從蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)中接收功率數(shù)據(jù)和頻率數(shù)據(jù)，依據(jù)預(yù)設(shè)的電網(wǎng)負(fù)荷頻率特性，對(duì)當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)功率出現(xiàn)缺額或過(guò)飽和時(shí)，電網(wǎng)頻率的波動(dòng)情況進(jìn)行模擬；并將電網(wǎng)頻率反饋至各個(gè)機(jī)組的微機(jī)調(diào)速器模擬單元，同時(shí)將電網(wǎng)負(fù)荷需求反饋至監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元。
[0038]如圖4所示，同期階段包含如下步驟:
sll:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的抽水或發(fā)電開(kāi)機(jī)命令后，將頻率設(shè)定值設(shè)為50HZ，傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元進(jìn)行下一步處理；
sl2:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以頻率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的頻率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到頻率偏差值，并將頻率偏差值發(fā)送給PID控制單元；
sl3:PID控制單元根據(jù)頻率偏差值，通過(guò)PID算法計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的水輪機(jī)或可逆式水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元；
sl4:工況切換單元根據(jù)導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，依據(jù)當(dāng)前的工況流程，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)擇一轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道或抽水通道，其中，當(dāng)前工況流程為發(fā)電工況流程時(shí)進(jìn)行步驟sl5，當(dāng)前工況流程為抽水工況流程時(shí)進(jìn)行步驟sl7 ；
sl5:將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至發(fā)電通道后，閉鎖抽水通道功能；在發(fā)電工況流程下的同期階段，蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道接收來(lái)自工況切換單元的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送至第一同步發(fā)電機(jī)單元；
sl6:第一同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前機(jī)組頻率反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元，進(jìn)入步驟S19 ；
sl7:將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給抽水通道后，閉鎖發(fā)電通道功能；在抽水工況流程下的同期階段，蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道接收來(lái)自微機(jī)調(diào)速器模擬單元的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送至第二同步發(fā)電機(jī)單元；
sl8:第二同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在抽水工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前機(jī)組頻率反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元；
sl9:當(dāng)機(jī)組頻率穩(wěn)定在50HZ目標(biāo)量后，結(jié)束同期階段，進(jìn)入發(fā)電工況或抽水工況進(jìn)行仿真；當(dāng)機(jī)組頻率還未穩(wěn)定在50HZ目標(biāo)量時(shí),返回步驟sl2。
[0039]如圖5所示，發(fā)電工況包含如下步驟:
s21:機(jī)組完成發(fā)電工況流程的同期階段仿真后即進(jìn)入發(fā)電工況進(jìn)行仿真；
S22:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的負(fù)荷指令后，將該負(fù)荷指令作為機(jī)組功率設(shè)定值傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元，作下一步處理；
s23:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以機(jī)組功率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的功率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到功率偏差值，并將功率值發(fā)送給PID控制單元；
s24:PID控制單元接收功率偏差值，同時(shí)接收來(lái)自電網(wǎng)模擬單元的頻率反饋，經(jīng)過(guò)PID算法計(jì)算得到水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元；
s25:工況切換單元將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道，同時(shí)閉鎖其抽水通道功能；
s26:蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道接收導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率輸出，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送給第一同步發(fā)電機(jī)單元，同時(shí)將機(jī)械功率數(shù)據(jù)反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元；
s27:第一同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將機(jī)組頻率和功率發(fā)送至電網(wǎng)模擬單元。
[0040]其中，發(fā)電工況下，發(fā)電通道向電網(wǎng)輸出的功率和功率目標(biāo)量均是正值。
[0041]如圖5所示，抽水工況包含如下步驟:
s31:機(jī)組完成抽水工況流程的同期階段仿真后即進(jìn)入抽水工況仿真；
S32:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的負(fù)荷指令后，將該負(fù)荷指令作為機(jī)組功率設(shè)定值，傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元作下一步處理；
s33:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以功率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的功率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到功率偏差值，將功率偏差值發(fā)送給PID控制單元；
s34:PID控制單元接收功率偏差值，同時(shí)接收來(lái)自電網(wǎng)模擬單元的頻率反饋，經(jīng)過(guò)PID算法計(jì)算得到可逆式水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元；
s35:工況切換單元將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道，同時(shí)閉鎖發(fā)電通道功能；
s36:蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道接收導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)其內(nèi)部的液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，發(fā)送給第二同步發(fā)電機(jī)單元，同時(shí)將機(jī)械功率數(shù)據(jù)反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元；
s37:第二同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在抽水工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前的機(jī)組頻率和功率發(fā)送給電網(wǎng)模擬單元。
[0042]其中，抽水工況下，抽水通道從電網(wǎng)模擬單元吸收的功率和功率目標(biāo)量均為負(fù)值。
[0043]在整體的模擬過(guò)程中，本發(fā)明采用遞推方式進(jìn)行仿真為佳，其中用時(shí)間節(jié)點(diǎn)表示仿真進(jìn)度，兩個(gè)相鄰時(shí)間節(jié)點(diǎn)之間的真實(shí)時(shí)間長(zhǎng)度稱為節(jié)點(diǎn)步長(zhǎng)，具體的，仿真時(shí)長(zhǎng)=時(shí)間節(jié)點(diǎn)數(shù)*節(jié)點(diǎn)步長(zhǎng)。其中，仿真時(shí)長(zhǎng)表明真實(shí)時(shí)間條件下，系統(tǒng)達(dá)到當(dāng)前狀態(tài)所需的時(shí)間長(zhǎng)度。
[0044]例如:仿真開(kāi)始為I號(hào)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，仿真平臺(tái)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到各仿真裝置或模塊的第一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)仿真數(shù)據(jù)后，進(jìn)入2號(hào)時(shí)間節(jié)點(diǎn)；2號(hào)時(shí)間節(jié)點(diǎn)中，仿真平臺(tái)根據(jù)I號(hào)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的仿真數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)遞推計(jì)算得到各仿真裝置或模塊的第二個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)仿真數(shù)據(jù)，進(jìn)入3號(hào)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以此類推，假設(shè)節(jié)點(diǎn)步長(zhǎng)為1S，經(jīng)過(guò)5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，則仿真時(shí)長(zhǎng)為5S，即真實(shí)時(shí)間條件下，系統(tǒng)需經(jīng)過(guò)5S達(dá)到仿真系統(tǒng)第5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。
[0045]另外，本發(fā)明中，監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元能夠模擬抽水蓄能電站上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的單機(jī)或成組發(fā)電、抽水控制；亦能實(shí)現(xiàn)全廠有功自動(dòng)分配功能，包括經(jīng)濟(jì)分配方式和平均分配方式。其中，經(jīng)濟(jì)分配方式下，監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的經(jīng)濟(jì)算法制定最優(yōu)的啟停策略啟停機(jī)組，當(dāng)全廠負(fù)荷調(diào)整時(shí)，根據(jù)各機(jī)組特性和當(dāng)前運(yùn)行狀況，采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行算法進(jìn)行計(jì)算，合理分配各機(jī)組的出力。在平均分配方式下，監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元根據(jù)固定優(yōu)先級(jí)啟停機(jī)組，當(dāng)全廠負(fù)荷調(diào)整時(shí)，將所調(diào)整的出力平均分配至各機(jī)組。
[0046]綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施方式顯然并不僅限與此，其能夠與具體需求配合，適用于更多的場(chǎng)合，并解決更多的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)，包括模擬上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元、仿真電站的蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)和模擬所接入電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率特性的電網(wǎng)模擬單元；所述監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元中設(shè)有用戶輸入接口 ；所述蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)包含多個(gè)相互獨(dú)立的機(jī)組；其中，監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元分別與各個(gè)機(jī)組相連；各個(gè)機(jī)組同時(shí)與電網(wǎng)模擬單元相連；且電網(wǎng)模擬單元分別與監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元和蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)組均包括模擬微機(jī)調(diào)速器的微機(jī)調(diào)速器模擬單元和模擬機(jī)電設(shè)備運(yùn)行特性的蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的微機(jī)調(diào)速器模擬單元包括選定微機(jī)調(diào)速器所投入工況的工況切換單元和根據(jù)工況切換單元工況狀態(tài)控制機(jī)組的PID控制單元，所述工況切換單元與PID控制單元相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元包括模擬引水和水輪機(jī)的引水及水輪機(jī)單元、模擬引水和可逆式水輪機(jī)的引水及可逆式水輪機(jī)單元、第一液壓隨動(dòng)單元、第二液壓隨動(dòng)單元以及模擬同步發(fā)電機(jī)的第一同步發(fā)電機(jī)單元和第二同步發(fā)電機(jī)單元；其中，第一液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元、第一同步發(fā)電機(jī)單元之間依次相連構(gòu)成發(fā)電通道；第二液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元、第二同步發(fā)電機(jī)單元之間依次相連構(gòu)成抽水通道；另外，工況切換單元分別與第一液壓隨動(dòng)單元、第二液壓隨動(dòng)單元相連，此外，第一同步發(fā)電機(jī)單元、第二同步發(fā)電機(jī)單元同時(shí)與PID控制單元相連。
5.基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，其特征在于包括如下步驟:在監(jiān)控 系統(tǒng)模擬單元中輸入全廠負(fù)荷設(shè)定值，由監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元判斷并擇一令全廠進(jìn)入發(fā)電工況流程或抽水工況流程，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的開(kāi)機(jī)命令發(fā)送給各個(gè)機(jī)組；各個(gè)機(jī)組完成同期階段后進(jìn)入對(duì)應(yīng)的發(fā)電工況或抽水工況。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，其特征在于待各個(gè)所述的機(jī)組完成同期階段后，根據(jù)全廠負(fù)荷需求，經(jīng)過(guò)控制計(jì)算，決定各個(gè)機(jī)組應(yīng)輸出的功率，并將負(fù)荷指令下發(fā)給各個(gè)機(jī)組。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，其特征在于通過(guò)電網(wǎng)模擬單元從蓄能水電機(jī)組模擬系統(tǒng)中接收功率數(shù)據(jù)和頻率數(shù)據(jù)，依據(jù)預(yù)設(shè)的電網(wǎng)負(fù)荷頻率特性,對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)功率出現(xiàn)缺額及過(guò)飽和時(shí)，電網(wǎng)頻率的波動(dòng)情況進(jìn)行模擬；并將電網(wǎng)頻率反饋至各個(gè)所述的機(jī)組的微機(jī)調(diào)速器模擬單元，同時(shí)將電網(wǎng)負(fù)荷需求反饋至監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求5~7任一所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，其特征在于所述機(jī)組的同期階段包括如下步驟: sll:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的抽水或發(fā)電開(kāi)機(jī)命令后，將頻率設(shè)定值設(shè)為系統(tǒng)所處電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率，傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元進(jìn)行下一步處理； sl2:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以頻率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的頻率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到頻率偏差值，并將頻率偏差值發(fā)送給PID控制單元； sl3:PID控制單元根據(jù)頻率偏差值，通過(guò)PID算法計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的水輪機(jī)或可逆式水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元；sl4:工況切換單元根據(jù)導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，依據(jù)當(dāng)前的工況流程，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)擇一轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道或抽水通道，其中，當(dāng)前工況流程為發(fā)電工況流程時(shí)進(jìn)行步驟sl5，當(dāng)前工況流程為抽水工況流程時(shí)進(jìn)行步驟sl7 ； sl5:將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至發(fā)電通道后，閉鎖抽水通道；在發(fā)電工況流程下的同期階段，蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道接收來(lái)自工況切換單元的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送至第一同步發(fā)電機(jī)單元； sl6:第一同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前機(jī)組頻率反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元，進(jìn)入步驟S19 ； sl7:將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給抽水通道后，閉鎖發(fā)電通道功能；在抽水工況流程下的同期階段，蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道接收來(lái)自微機(jī)調(diào)速器模擬單元的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送至第二同步發(fā)電機(jī)單元； sl8:第二同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在抽水工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前機(jī)組頻率反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元； sl9:當(dāng)機(jī)組頻率穩(wěn)定在步驟sll中所述頻率設(shè)定值的目標(biāo)量后，結(jié)束同期階段，進(jìn)入發(fā)電工況或抽水工況進(jìn)行仿真；當(dāng)機(jī)組頻率還未穩(wěn)定在50HZ目標(biāo)量時(shí)，返回步驟sl2。
9.根據(jù)權(quán)利要求5~7任一所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，其特征在于所述的發(fā)電工況包括如下步驟: s21:機(jī)組完成發(fā)電工況流程的同期階段仿真后即進(jìn)入發(fā)電工況進(jìn)行仿真；s22:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的負(fù)荷指令后，將該負(fù)荷指令作為機(jī)組功率設(shè)定值傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元，作下一步處理； s23:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以機(jī)組功率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的功率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到功率偏差值，并將功率值發(fā)送給PID控制單元； s24:PID控制單元接收功率偏差值，同時(shí)接收來(lái)自電網(wǎng)模擬單元的頻率反饋，經(jīng)過(guò)PID算法計(jì)算得到水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元； s25:工況切換單元將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道，同時(shí)閉鎖其抽水通道； s26:蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的發(fā)電通道接收導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的液壓隨動(dòng)單元、引水及水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率輸出，并將機(jī)械功率數(shù)據(jù)發(fā)送給第一同步發(fā)電機(jī)單元，同時(shí)將機(jī)械功率數(shù)據(jù)反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元； s27:第一同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將機(jī)組頻率和功率發(fā)送至電網(wǎng)模擬單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求5~7任一所述的適用于抽水蓄能機(jī)組的調(diào)速模擬方法，其特征在于所述的抽水工況包括如下步驟: s31:機(jī)組完成抽水工況流程的同期階段仿真后即進(jìn)入抽水工況仿真；S32:機(jī)組接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)模擬單元的負(fù)荷指令后，將該負(fù)荷指令作為機(jī)組功率設(shè)定值，傳遞給其內(nèi)部的微機(jī)調(diào)速器模擬單元作下一步處理； s33:微機(jī)調(diào)速器模擬單元以功率設(shè)定值為目標(biāo)量，與蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的功率反饋?zhàn)霰容^后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到功率偏差值，將功率偏差值發(fā)送給PID控制單元； s34:PID控制單元接收功率偏差值，同時(shí)接收來(lái)自電網(wǎng)模擬單元的頻率反饋，經(jīng)過(guò)PID算法計(jì)算得到可逆式水輪機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)發(fā)送給工況切換單元； s35:工況切換單元將導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道，同時(shí)閉鎖發(fā)電通道功能； s36:蓄能水電廠主設(shè)備模擬單元的抽水通道接收導(dǎo)葉開(kāi)度數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)其內(nèi)部的液壓隨動(dòng)單元、引水及可逆式水輪機(jī)單元的計(jì)算后得到機(jī)械功率數(shù)據(jù)，發(fā)送給第二同步發(fā)電機(jī)單元，同時(shí)將機(jī)械功率數(shù)據(jù)反饋給微機(jī)調(diào)速器模擬單元； s37:第二同步發(fā)電機(jī)單元模擬抽水蓄能機(jī)組在抽水工況下的運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)機(jī)械功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將當(dāng)前的機(jī)組頻率和功率發(fā)送給電網(wǎng)模擬`單元。
【文檔編號(hào)】G06F9/455GK103606108SQ201310492836
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】馮凌云, 鞏宇, 邱小波, 吳昊, 李青 申請(qǐng)人:廣州蓄能水電廠