[发明专利]水电机组调速控制仿真方法和系统

说明书

本发明涉及一种水电机组调速控制仿真方法和系统，系统包括RTDS实时仿真装置、测频单元、水轮机调速器和引水系统及水轮机仿真装置。通过建立引水管道水击效应模型模拟引水管道水击效应，对实际的水轮机调速器进行参数和结构辨识建立符合实际运行模式和控制模式的水轮机调速器RTDS模型，并通过RTDS模型扩展了调速器的仿真规模，实现了对水电机组频率特性的精确仿真，提高了仿真精确度。

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域，特别是涉及一种水电机组调速控制仿真方法和系统。

背景技术

对于大型水电通过高压直流输电送出系统，大型水电机组控制与直流控制紧密耦合，其相互协调特性将直接影响电网的安全稳定运行，特别是大型水电机组调速控制系统特性对于系统频率稳定影响重大。而水电机组调速控制系统是一个非线性、非最小相位、复杂的闭环调节系统，由调节对象和调速器组成。调节对象包括：压力引水系统和泄水系统、水轮机、发电机和机组并入运行的电网，是一个将水力过程、机械过程和电气过程综合于一体、彼此密切联系的结构复杂、非线性和参数时变的被控制系统。为了研究直流送端孤岛运行以及异步联网方式下的系统频率特性，需要对水电机组调速控制系统特性以及直流频率控制特性进行仿真。

然而，传统的仿真模型一般基于BPA(Bonneville Power Administration，邦纳维尔电力管理)的电力系统仿真软件或PSCAD/EMTDC(Power Systems Computer AidedDesign/Electromagnetic Transients including DC)仿真软件， PSCAD是一种电磁暂态仿真软件，EMTDC是其仿真计算核心，提供图形操作界面。然而，传统的仿真模型仿真精确度较低。

发明内容

基于此，有必要针对仿真精确度较低的问题，提供一种水电机组调速控制仿真方法和系统。

一种水电机组调速控制仿真系统，包括：

RTDS实时仿真装置、测频单元、水轮机调速器和引水系统及水轮机仿真装置；

所述RTDS实时仿真装置向所述测频单元发送第一水电机组的第一机端三相电压，并向所述水轮机调速器发送第一水电机组的第一导叶行程信号和第一水电机组的第一运行模式参数；所述测频单元对所述三相电压进行测频并输出第一水电机组的第一频率信号至所述水轮机调速器；其中，所述水轮机调速器根据所述第一频率信号、第一导叶行程信号和第一运行模式参数输出第一水电机组的第一控制开度信号至所述RTDS实时仿真装置；

对满足2≤i≤n的任意i，所述RTDS实时仿真装置对第i水电机组的水轮机调速器进行参数和结构辨识，建立第i水电机组的水轮机调速器RTDS模型，根据第i水电机组的第i机端三相电压计算第i水电机组的第i频率信号，根据第i频率信号、第i水电机组的第i导叶行程信号和第i水电机组的第i运行模式参数计算第i水电机组的第i控制开度信号，并将发电机转速信号、所述第一控制开度信号和所述第i控制开度信号输出至所述引水系统及水轮机仿真装置；其中，n为水电机组的总数；

所述引水系统及水轮机仿真装置根据水电站管道结构和管道长度建立引水管道水击效应模型，根据所述第一控制开度信号、第i控制开度信号、发电机转速信号以及引水管道水击效应模型对引水管道水击效应进行仿真后，输出水电机组的出力与第二导叶行程信号至所述RTDS实时仿真装置，实现对水轮机调速系统的仿真。

一种水电机组调速控制仿真方法，包括以下步骤：

所述RTDS实时仿真装置向所述测频单元发送第一水电机组的第一机端三相电压，并向所述水轮机调速器发送第一水电机组的第一导叶行程信号和第一水电机组的第一运行模式参数；所述测频单元对所述三相电压进行测频并输出第一水电机组的第一频率信号至所述水轮机调速器；其中，所述水轮机调速器根据所述第一频率信号、第一导叶行程信号和第一运行模式参数输出第一水电机组的第一控制开度信号至所述RTDS实时仿真装置；