基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法技術

本發明專利技術提供一種基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，包括以下步驟：搭建單機無窮大數模混合仿真系統；設置實際調速控制柜的參數；仿真實際調速控制柜對數字水輪發電機甩負荷擾動的動態響應。本發明專利技術對研究從大電網中脫離出來的孤立電網提供了重要的仿真計算手段，對提高大網轉孤網運行的控制策略等技術的研究有重要意義。首次在中國國內通用電力系統仿真平臺中實現了發電機甩負荷的仿真能力，提高了中國大電網中長期的數模混合仿真精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種仿真方法，具體涉及一種基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法。
技術介紹
近幾年來，隨著我國電網的飛速發展，一些水輪機調速系統功能卡件質量問題或輔助環節參數設置不當引起得超低頻振蕩事故時有發生，與此相關的仿真計算方法需求日益提高。我國水輪機調速系統建模技術已經很成熟，在國內電力系統仿真計算中得到廣泛的應用。但我國電力系統仿真計算中使用的水輪機調速系統模型是一個高度簡化的線性模型，雖然能夠基本精確地模擬水輪機調速系統一次調頻的響應特性，但水輪機調速控制柜中有許多非線性的輔助環節還沒有建立相應的數學模型，因此對于脫離電網以后發電機組的復雜行為，尚無法精確模擬方法。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供一種基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，采用實際調速控制柜模擬仿真的方法彌補了現有技術的不足，對于研究從大網運行方式轉為孤網運行方式的機組的動態特性及調速系統控制策略，提供了重要的仿真手段。為了實現上述專利技術目的，本專利技術采取如下技術方案：本專利技術提供一種基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，所述方法包括以下步驟：步驟1：搭建單機無窮大數模混合仿真系統；步驟2：設置實際調速控制柜的參數；步驟3：仿真實際調速控制柜對數字水輪發電機甩負荷擾動的動態響應。所述步驟1中，在ADPSS的電磁暫態環境中搭建單機無窮大數模混合仿真系統；所述單機無窮大數模混合仿真系統包括數字水輪發電機和數字液壓伺服機構。所述數字水輪發電機的機端電壓UA、UB、UC經功率放大器轉換為0V～100V的電壓信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；所述數字水輪發電機的機端電流IA、IB、IC經功率放大器轉換為0～1A的電流信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；所述數字水輪發電機的有功功率P和導葉開度反饋Y經過經接口轉換箱均轉換為4～20mA的電流信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；所述實際調速控制柜將導葉開度指令輸送給數字液壓伺服機構，所述導葉開度指令為-10V～10V的電壓信號。所述數字水輪發電機的傳遞函數G1(S)表示為：G1(S)=1-STW1+0.5STW=PM/PGV]]>其中，S為傳遞函數因子，TW為水錘效應時間常數，PM為數字水輪發電機機械功率，PGV為導葉開度指令。所述數字液壓伺服機構接收實際調速控制柜的-10V～10V的電壓信號與接力器的位移反饋測量信號的偏差，并將偏差經過綜合放大后，作為PID調節器的輸入信號；接力器開啟時間常數和關閉時間常數分別用TC和TO表示；所述接力器的位移反饋測量函數G2(S)表示為：G2(s)=11+T2S]]>其中，T2為測量時間常數。所述步驟2中，實際調速控制柜的參數包括PID調節器的比例環節系數、積分環節系數、微分環節系數、永態專差系數bp和轉速調節死區ε。所述步驟3中，所述數字水輪發電機甩負荷仿真過程中，數字水輪發電機轉子運動方程表示為：Mωdt=ΔTM-ΔTE-DΔωΔω=1ω0dΔδdt]]>其中，Δω為數字水輪發電機轉子角速度增量，ω0為數字水輪發電機轉子角速度初始值，ΔTM為數字水輪發電機機械轉矩增量，ΔTE為數字水輪發電機電磁轉矩增量，Δδ為數字水輪發電機功角增量，M為數字水輪發電機轉動慣量，D為等值阻尼系數。與最接近的現有技術相比，本專利技術提供的技術方案具有以下有益效果：本專利技術提供的基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，對研究從大電網中脫離出來的孤立電網提供了重要的仿真計算手段，對提高大網轉孤網運行的控制策略等技術的研究有重要意義。首次在中國國內通用電力系統仿真平臺中實現了發電機甩負荷的仿真能力，提高了中國大電網中長期的數模混合仿真精度。附圖說明圖1是本專利技術實施例中基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法示意圖；圖2是本專利技術實施例中數字液壓伺服機構框圖；圖3是本專利技術實施例中數字水輪發電機并網斷路器三相開關閉合邏輯框圖；圖4是本專利技術實施例中數字水輪發電機甩20％額定負荷仿真試驗圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明。本專利技術提供一種基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，所述方法包括以下步驟：步驟1：搭建單機無窮大數模混合仿真系統；步驟2：設置實際調速控制柜的參數；步驟3：仿真實際調速控制柜對數字水輪發電機甩負荷擾動的動態響應。所述步驟1中，在ADPSS的電磁暫態環境中搭建單機無窮大數模混合仿真系統；如圖1，所述單機無窮大數模混合仿真系統包括數字水輪發電機和數字液壓伺服機構。所述數字水輪發電機的機端電壓UA、UB、UC經功率放大器轉換為0V～100V的電壓信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；所述數字水輪發電機的機端電流IA、IB、IC經功率放大器轉換為0～1A的電流信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；所述數字水輪發電機的有功功率P和導葉開度反饋Y經過經接口轉換箱均轉換為4～20mA的電流信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；所述實際調速控制柜將導葉開度指令輸送給數字液壓伺服機構，所述導葉開度指令為-10V～10V的電壓信號。所述數字水輪發電機的傳遞函數G1(S)表示為：G1(S)=1-STW1+0.5STW=PM/PGV]]>其中，S為傳遞函數因子，TW為水錘效應時間常數，PM為數字水輪發電機機械功率，PGV為導葉開度指令。如圖2，所述數字液壓伺服機構接收實際調速控制柜的-10V～10V的電壓信號與接力器的位移反饋測量信號的偏差，并將偏差經過綜合放大后，作為PID調節器的輸入信號；KP、KD、KI分別為伺服機構電液轉換模塊的比例、微分、積分系數，VELopen、VELclose分別為電液轉換模塊的開啟、關閉方向的速率限制，PMAX、PMIN分別油動機的最大最小量程，PCV為導葉開度指令，Y為導葉開度反饋，接力器開啟時間常數和關閉時間常數分別用TC和TO表示；所述接力器的位移反饋測量函數G2(S)表示為：G2(s)=11+T2S]]>其中，T2為測量時間常數。所述步驟2中，實際調速控制柜的參數包括PID調節器的比例環節系數、積分環節系數、微分環節系數、永態專差系數bp和轉速調節死區ε。所述步驟3中，所述數字水輪發電機甩負荷仿真過程中，數字水輪發電機轉子運動方程表本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：步驟1：搭建單機無窮大數模混合仿真系統；步驟2：設置實際調速控制柜的參數；步驟3：仿真實際調速控制柜對數字水輪發電機甩負荷擾動的動態響應。

【技術特征摘要】
1.基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，其特征在于：所述方法包括
以下步驟：
步驟1：搭建單機無窮大數模混合仿真系統；
步驟2：設置實際調速控制柜的參數；
步驟3：仿真實際調速控制柜對數字水輪發電機甩負荷擾動的動態響應。
2.根據權利要求1所述的基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，其特
征在于：所述步驟1中，在ADPSS的電磁暫態環境中搭建單機無窮大數模混合仿真系統；
所述單機無窮大數模混合仿真系統包括數字水輪發電機和數字液壓伺服機構。
3.根據權利要求2所述的基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，其特
征在于：所述數字水輪發電機的機端電壓UA、UB、UC經功率放大器轉換為0V～100V的電
壓信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；
所述數字水輪發電機的機端電流IA、IB、IC經功率放大器轉換為0～1A的電流信號后，由
ADPSS輸送給實際調速控制柜；
所述數字水輪發電機的有功功率P和導葉開度反饋Y經過經接口轉換箱均轉換為4～
20mA的電流信號后，由ADPSS輸送給實際調速控制柜；
所述實際調速控制柜將導葉開度指令輸送給數字液壓伺服機構，所述導葉開度指令為
-10V～10V的電壓信號。
4.根據權利要求2或3所述的基于實際調速控制柜的數字水輪發電機甩負荷仿真方法，
其特征在于：所述數字水輪發電機的傳遞函數G1(S)表示為：
G1(S)=1-STW1+0.5STW=PM/PGV]]>其中，S為傳遞函數因子，TW為水錘效...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏巍，夏潮，劉英志，于大海，肖洋，陶向宇，王官宏，霍承祥，高磊，王茂清，楊超，馬世俊，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：北京;11