一種電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀制造技術(shù)

一種電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，其特征是：包括依次電連接的功率變換器、第一信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波及信號(hào)處理計(jì)算模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、第二信號(hào)調(diào)理模塊和輸出接口，所述的數(shù)字濾波及信號(hào)處理計(jì)算模塊還外接有顯示模塊、面板輸入模塊和通信模塊，所述的功率變換器測(cè)量發(fā)電機(jī)的有功出力，輸出接口的輸出信號(hào)作為孤網(wǎng)頻率輸入機(jī)組調(diào)速器。本在線孤立電網(wǎng)仿真儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，可解決多數(shù)水電廠因涉及主設(shè)備運(yùn)行方式的調(diào)整、要減少甚至停止對(duì)用戶供電等，真正的孤網(wǎng)試驗(yàn)條件難以滿足，因而，無(wú)法定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)試驗(yàn)的問題。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種仿真儀，尤其是涉及一種電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀。
技術(shù)介紹
水電機(jī)組啟動(dòng)輔助設(shè)備相對(duì)少，自啟動(dòng)能力強(qiáng)，機(jī)組啟動(dòng)快，因此水電機(jī)組一般是電網(wǎng)失電后作為黑啟動(dòng)的首選電源。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)成功后為局部電網(wǎng)供電，形成一個(gè)孤立的小電網(wǎng)。若孤網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，則容易同主網(wǎng)并列，恢復(fù)正常供電，否則系統(tǒng)將會(huì)崩潰，造成大面積停電。因此，電網(wǎng)管理部門會(huì)根據(jù)設(shè)備、線路檢修安排，有計(jì)劃地進(jìn)行機(jī)組黑啟動(dòng)以及孤網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行試驗(yàn)。具備黑啟動(dòng)能力的機(jī)組自啟動(dòng)成功后形成的小規(guī)模電網(wǎng)，仍然是十分薄弱的，轉(zhuǎn) 速穩(wěn)定問題突出，這與機(jī)組的調(diào)頻特性密切相關(guān)。然而，真實(shí)的孤立電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，需要電網(wǎng)管理部門、電站、用戶共同參與，耗費(fèi)不少的人力物力。還經(jīng)常遇到孤立電網(wǎng)工業(yè)用戶的原因，孤立電網(wǎng)試驗(yàn)條件無(wú)法滿足的情況。為此，人們希望能開發(fā)一種電網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，建立電廠引水系統(tǒng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、孤立電網(wǎng)負(fù)荷等部件的數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)仿真孤立電網(wǎng)的運(yùn)行特性。但是，真實(shí)電廠與數(shù)學(xué)模型不同，數(shù)據(jù)會(huì)存在誤差，并且設(shè)備在其壽命期間經(jīng)受著偶然事故和改進(jìn)，因此在某些情況下數(shù)字計(jì)算的質(zhì)量相對(duì)地表現(xiàn)出不足。由于這個(gè)原因，希望在真實(shí)孤立電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)之前或?yàn)榇嬲鎸?shí)孤立電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，開發(fā)出一個(gè)基于“在線孤立電網(wǎng)仿真儀”的中間方法。因此，必須開發(fā)研制“電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀”裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，代替實(shí)際的孤網(wǎng)，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證水電機(jī)組在孤網(wǎng)條件下頻率調(diào)節(jié)能力，為水電機(jī)組黑啟動(dòng)能力評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)所采取的技術(shù)方案為一種電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，其特征是包括依次電連接的功率變換器、第一信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波及信號(hào)處理計(jì)算模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、第二信號(hào)調(diào)理模塊和輸出接口，所述的數(shù)字濾波及信號(hào)處理計(jì)算模塊還外接有顯示模塊、面板輸入模塊和通信模塊，所述的功率變換器測(cè)量發(fā)電機(jī)的有功出力，輸出接口的輸出信號(hào)作為孤網(wǎng)頻率輸入機(jī)組調(diào)速器。有益效果本技術(shù)的電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，在仿真的孤立電網(wǎng)工況下，優(yōu)化調(diào)速器調(diào)節(jié)參數(shù)，保證水電機(jī)組頻率調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。同時(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，真實(shí)錄制水電機(jī)組在孤網(wǎng)的頻率動(dòng)態(tài)響應(yīng),驗(yàn)證計(jì)算機(jī)孤網(wǎng)仿真特性。本仿真儀簡(jiǎn)單實(shí)用，可解決多數(shù)水電廠因涉及主設(shè)備運(yùn)行方式的調(diào)整、要減少甚至停止對(duì)用戶供電等，真正的孤網(wǎng)試驗(yàn)條件難以滿足，因而，無(wú)法定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)試驗(yàn)的問題。附圖說(shuō)明圖I為電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀實(shí)施例在線仿真測(cè)試孤立電網(wǎng)的連接示意圖；圖3為電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀試驗(yàn)接線圖；圖4為仿真儀系統(tǒng)啟動(dòng)畫面；圖5為從仿真儀系統(tǒng)啟動(dòng)畫面上選擇“Start”后出現(xiàn)的選擇菜單畫面；圖6為選擇“Current Parameter”顯示當(dāng)前試驗(yàn)參數(shù)出現(xiàn)畫面；圖7為選擇“Simulation”準(zhǔn)備仿真出現(xiàn)畫面。具體實(shí)施方式I.電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀組成結(jié)構(gòu)以及在線仿真測(cè)試孤立電網(wǎng)的連接示意。如圖I所示，本電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)，包括依次電連接的功率變換器、第一信號(hào)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波及信號(hào)處理、功率計(jì)算、孤立電網(wǎng)仿真及頻率計(jì)算、D/A轉(zhuǎn)換、第二信號(hào)調(diào)理和輸出接口，所述的數(shù)字濾波及信號(hào)處理功率計(jì)算孤立電網(wǎng)仿真及頻率計(jì)算還外接有顯示模塊、面板輸入模塊和通信模塊，所述的功率變換器測(cè)量發(fā)電機(jī)的有功出力，輸出接口的輸出信號(hào)作為孤網(wǎng)頻率輸入機(jī)組調(diào)速器。圖2表示出基于在線孤立電網(wǎng)仿真測(cè)試儀的水輪機(jī)組測(cè)試原理簡(jiǎn)圖(變量均以相對(duì)值表示)，發(fā)電機(jī)組以不同的輸出功率值(相應(yīng)于孤立電網(wǎng)運(yùn)行所希望的不同運(yùn)行點(diǎn))與互聯(lián)電網(wǎng)并列運(yùn)行。因此機(jī)組的轉(zhuǎn)速被電網(wǎng)保持不變，或接近不變。仿真儀的原理如果機(jī)組向一個(gè)孤立負(fù)荷供電，表示轉(zhuǎn)速(頻率)變化的信號(hào)就會(huì)從被測(cè)量的發(fā)電機(jī)電氣輸出功率通過計(jì)算發(fā)送出來(lái)。然后這個(gè)被模擬的轉(zhuǎn)速(頻率)信號(hào)被送至調(diào)速器替代實(shí)際轉(zhuǎn)速/頻率信號(hào)。由輸出功率測(cè)量值與可調(diào)整的功率基準(zhǔn)值間的差值(功率初始值和試驗(yàn)信號(hào)值之和)的積分便得到被模擬的頻率?？紤]到機(jī)組慣性(機(jī)組加速度常數(shù)Ta)；負(fù)荷慣性(負(fù)荷加速度常數(shù)Tb，這個(gè)常數(shù)通常取值為O)；被調(diào)節(jié)系統(tǒng)自調(diào)節(jié)系數(shù)(en)，它是負(fù)荷自調(diào)節(jié)系數(shù)與水輪機(jī)自調(diào)節(jié)系數(shù)之差。在線仿真中，包括了水力系統(tǒng)真實(shí)部件的動(dòng)態(tài)影響，即引水系統(tǒng)，水輪機(jī)(為簡(jiǎn)便起見，它與轉(zhuǎn)速的關(guān)系被水輪機(jī)自調(diào)節(jié)系數(shù)考慮進(jìn)去了)，和非線性的調(diào)速器。2仿真試驗(yàn)步驟 2. I試驗(yàn)接線如圖3所示將調(diào)速器的頻率測(cè)量信號(hào)通過切換開關(guān)Kl和K2，分別由電網(wǎng)系統(tǒng)提供和在線孤立電網(wǎng)仿真儀提供，將要錄制的主接行程、機(jī)組發(fā)電有功、機(jī)組轉(zhuǎn)速、壓力等信號(hào)接入TG2000水輪機(jī)調(diào)速器和機(jī)組同期測(cè)試系統(tǒng)。2. 2啟動(dòng)在線孤立電網(wǎng)仿真儀裝置，設(shè)置好仿真儀試驗(yàn)參數(shù)，仿真儀頻率輸出信號(hào)50Hz。調(diào)速器頻率測(cè)量切換開關(guān)Kl閉合，K2斷開。2. 3機(jī)組開機(jī)帶預(yù)定負(fù)荷，待機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，Kl斷開，K2閉合。2. 4調(diào)速器人工頻率死區(qū)設(shè)為O. IHz，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp=6 %，選擇幾組調(diào)速器并網(wǎng)運(yùn)行PID參數(shù)，設(shè)定仿真儀負(fù)荷擾動(dòng)值為當(dāng)前機(jī)組實(shí)發(fā)功率的± 10 %，按仿真儀在線仿真選擇功能，錄制波形。挑選一組頻率調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)特性較優(yōu)的參數(shù)作為孤網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。具體試驗(yàn)方式I現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)接線如圖3所示。TG2000水輪機(jī)調(diào)速器和同期測(cè)試系統(tǒng)主要功能是采集機(jī)組頻率、主接力器行程、發(fā)電機(jī)輸出功率、引水系統(tǒng)鋼管壓力等信號(hào)。錄制孤網(wǎng)負(fù)荷擾動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形，選擇一組頻率動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好的一組PID參數(shù)作為機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。機(jī)組在這組參數(shù)下帶電廠廠用電和地區(qū)部分用戶負(fù)荷，通過起停真正孤網(wǎng)的用電設(shè)備(如電站的抽水泵、大型風(fēng)機(jī))，驗(yàn)證機(jī)組頻率調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。試驗(yàn)步驟·I、如圖3所示，調(diào)速器機(jī)頻輸入切換開關(guān)Kl閉合，K2斷開，調(diào)速器的機(jī)頻輸入由系統(tǒng)的PT輸入提供，測(cè)量的是系統(tǒng)頻率；2、啟動(dòng)在線孤立電網(wǎng)仿真儀；2. I系統(tǒng)啟動(dòng)畫面如圖4 ;開啟電源，出現(xiàn)啟動(dòng)界面圖4，按“Start”。2. 2選擇“Start”出現(xiàn)如圖5的選擇菜單；2. 3選擇“Current Parameter”輸入試驗(yàn)參數(shù)，出現(xiàn)如圖6畫面；畫面中Ts :表示水輪機(jī)時(shí)間參數(shù)En:表示機(jī)組自調(diào)節(jié)系數(shù)Δ P :表示階躍功率占當(dāng)前實(shí)發(fā)功率的比例，如Λ P=O. I表示10%當(dāng)前機(jī)組發(fā)出的功率值，可輸入正或者負(fù)Pr :表示當(dāng)前發(fā)電機(jī)輸出的功率值Pfactor :表示功率因子，測(cè)得功率值=采樣值*功率因子PfactorPlimit :階躍功率限制值(占實(shí)發(fā)功率的比例)Flimit :輸出頻率限制值，限制輸出頻率變化范圍HzStepTo :表示系統(tǒng)從50Hz階躍到此頻率(為減少人為誤動(dòng)作，設(shè)置的階躍頻率值在關(guān)機(jī)后不保存。因此，當(dāng)需要頻率階躍時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置階躍頻率值，且階躍頻率值保持到關(guān)機(jī)或修改其值)。如果不做頻率階躍試驗(yàn)，就直接設(shè)為50Hz按“Help”顯示接口幫助信息按“Exit”退出當(dāng)前畫面3、開機(jī)帶到預(yù)定的實(shí)發(fā)功率值；4、確認(rèn)孤網(wǎng)仿真儀的輸出頻率值為預(yù)定的實(shí)發(fā)功率，按試驗(yàn)接線圖2所示，Kl斷開、K2閉合，調(diào)速器的頻率輸入信號(hào)由孤網(wǎng)仿真儀提供；5、調(diào)速器人工頻率死區(qū)設(shè)為O. 1Hz，永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp=6%，選擇幾組調(diào)速器并網(wǎng)運(yùn)行PID參數(shù)；6、選本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，其特征是：包括依次電連接的功率變換器、第一信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波及信號(hào)處理計(jì)算模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、第二信號(hào)調(diào)理模塊和輸出接口，所述的數(shù)字濾波及信號(hào)處理計(jì)算模塊還外接有顯示模塊、面板輸入模塊和通信模塊，所述的功率變換器測(cè)量發(fā)電機(jī)的有功出力，輸出接口的輸出信號(hào)作為孤網(wǎng)頻率輸入機(jī)組調(diào)速器。

【技術(shù)特征摘要】
1. 一種電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)孤網(wǎng)仿真儀，其特征是包括依次電連接的功率變換器、第一信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字濾波及信號(hào)處理計(jì)算模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、第二信號(hào)調(diào)理模塊和輸...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃青松，李志華，徐廣文，李璽，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：