[发明专利]抽水蓄能机组不同工况下同期并网仿真平台及仿真系统

摘要

本发明公开了抽水蓄能机组不同工况下同期并网仿真平台及仿真系统，为开展抽水蓄能机组的同期并网研究提供仿真功能。该平台包含抽水蓄能机组模块、无穷大电网模块、静止变频器、背靠背启动机组模块、主变压器模块、SFC输出变压器模块、降压变压器模块、同期调节模块、励磁控制模块、水轮机调速模块、背靠背启动调速模块、并网断路器模块、启动断路器模块、第一电压监测模块、第二电压监测模块、转速测量模块、监测系统模块。通过对功能模块进行组合和调整，可搭建抽水蓄能机组不同工况下的仿真模型，能实现包括发电工况、水泵工况背靠背启动、水泵工况SFC启动等多种运行工况、多种启动方式下的抽水蓄能机组并网仿真功能。

主权项

1.抽水蓄能机组不同工况下同期并网数字仿真平台，其特征是，包括：无穷大电网模块，用来模拟无穷大电网；抽水蓄能机组模块，实现对抽水蓄能机组的建模与仿真，能兼作电动机和水轮发电机，实现对多种运行工况的仿真；抽水蓄能机组的励磁电流和频率是能调节的，接受来自励磁控制模块和频率控制模块的调节信号，并对调节信号做出响应；第一电压监测模块，用于采集或监视抽水蓄能机组机端电压信息，并将信息提供给励磁控制模块和同期调节模块；第二电压监测模块，用于采集或监视无穷大电网的电压信息，并将信息提供给同期调节模块和静止变频器SFC模块；监测系统模块，包括量测模块、记录模块及显示模块，根据仿真的需要，提供所需电气量的测量结果，形成由有效值、标幺值或曲线图形式表示的仿真结果，为研究人员对仿真结果和数据分析提供依据；同期调节模块，仿真开始前，在该模块中能预先设定好并网参数，准同期过程中，该模块将依照预先设定的参数要求对并网过程相关的电气量进行调节，当各电气量满足预设并网条件时发出合闸信号；并网断路器模块，用来连接抽水蓄能机组模块和无穷大电网模块，完成机组的并网操作；水轮机调速模块，用于抽水蓄能机组转速的调节；采集抽水蓄能机组的转速信息，通过改变抽水蓄能机组模型的输入转矩来调节转速，并能接受来自于外部的励磁调节信号，实现对抽水蓄能机组转速的调节；励磁控制模块，对抽水蓄能机组的励磁电流大小进行控制；励磁控制模块采集抽水蓄能机组机端电压，根据采集抽水蓄能机组机端电压大小调节励磁电压进而改变励磁电流，并能接受来自于外部的励磁调节信号，达到调节机组的机端电压的目的；转速测量模块，在抽水蓄能机组模块不能够直接提供实时转速时用于测量抽水蓄能机组转速；主变压器模块，对发电机端口电压进行升压，实现发电机与无穷大电网的电气连接；背靠背启动电源模块组，用于搭建背靠背启动并网仿真模型；SFC启动电源模块组，用于搭建SFC启动并网仿真模型；所述SFC启动电源模块组包括：静止变频器SFC模块，是完成抽水蓄能机组变频启动的核心设备，不仅能为机组启动提供频率变化的启动电流，还能够对抽水运行工况下的机组频率进行控制；SFC输出变压器模块，将静止变频器SFC模块输出的变频电压进行升压，供抽水蓄能机组启动使用；降压变压器模块，为静止变频器SFC模块提供工作电压，降压变压器模块的高压侧与无穷大电网连接，低压侧与静止变频器SFC模块连接；其中，所述静止变频器SFC模块，包括主电路和控制电路；主电路包括网侧整流器、直流电抗器和机侧逆变器；控制电路包括网侧整流器控制模块和机侧逆变器控制模块；网侧整流器控制模块接受第二电压监测模块采集到的网侧电压信息和电流监测模块采集到的直流电抗器输出的直流电流信息，静止变频器SFC模块基于该信息控制电机电磁转矩；网侧整流器控制模块向网侧整流器提供控制信号，控制整流器输出电流；机侧逆变器控制模块接受同期调节模块采集到的抽水蓄能机组的机端和无穷大电网侧的电压幅值、频率和相角信息，还接受转速测量模块采集到的当前转速，还有给定的转速信息，向机侧逆变器提供控制信号，主要作用为给定逆变器的触发器，控制输出频率；通过主电路和控制电路的配合，仿真出脉冲换相启动、负载换相启动和同期调节过程中静止变频器SFC模块的动态特性；基于上述模块，能够根据仿真实验要求搭建出不同的仿真模型，模拟抽水蓄能机组的不同运行工况以及不同工况下的同期并网仿真模型。