抽水蓄能电站水泵水轮机和双馈电机的工况切换仿真实现方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108667053A(43)申请公布日2018.10.16(21)申请号201810481623.3(22)申请日2018.05.18(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人赵国鹏任继云赵强(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.H02J3/28(2006.01)H02J3/38(2006.01)H02J15/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称抽水蓄能电站水泵水轮机和双馈电机的工况切换仿真实现方法(57)摘要本发明提出一种抽水蓄能电站水泵水轮机与双馈电机的工况切换仿真实现方法，分为水轮机工况过渡过程仿真实现、水泵工况过渡过程仿真实现、水轮机工况与水泵工况之间的相互切换过程仿真实现3个部分，通过对各部分进行分块仿真建模，然后用时间逻辑元件整合封装的方法来实现对抽水蓄能电站工况切换的过渡过程的仿真。本发明考虑并网运行的抽水蓄能电站进行工况切换时的整个过渡过程对于电网功率的影响，通过对抽水蓄能电站各运行工况的分块仿真建模，实现了抽水蓄能电站从一种工况启动并网到满负荷运行到解列停机，再从另一工况启动并网到满负荷运行到解列停机的完整过渡过程的仿真；通过建模仿真，为双馈式可变速抽水蓄能机组在电力系统中仿真应用提供了新的思路；对研究抽水蓄能电站对电网功率波动的补偿范围CN108667053A及补偿速度具有重要意义。CN108667053A权利要求书1/2页1.一种抽水蓄能电站水泵水轮机和双馈电机的工况切换仿真实现方法，其特征在于：所述工况切换仿真实现分为水轮机工况过渡过程仿真实现、水泵工况过渡过程仿真实现、水轮机工况与水泵工况之间的相互切换过程仿真实现三个部分，通过对各部分进行分块仿真建模，然后用时间逻辑元件整合封装的方法来实现对抽水蓄能电站。2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站水泵水轮机和双馈电机的工况切换仿真实现方法，其特征在于：所述水轮机工况与水泵工况的过渡过程仿真分别包括起动仿真、增/减负荷仿真、稳定运行仿真、解列停机仿真阶段；而对水轮机工况和水泵工况相互切换的仿真通过时间逻辑元件和换相开关的相互配合实现。3.根据权利要求2所述的一种抽水蓄能电站水泵水轮机和双馈电机的工况切换仿真实现方法，其特征在于：仿真模型包含无限大电源、并网开关、换相开关、双馈电机、转子侧换流器、定子侧短路开关、水泵水轮机、电压电流采集观测模块，水泵水轮机输出一个机械转矩输入双馈电机，双馈电机的定子侧通过并网开关、换相开关与无限大电源相连，定子侧短接开关置于并网开关与双馈电机定子侧之间，转子侧换流器以受控电流源的形式给出。4.根据权利要求3所述的一种抽水蓄能电站水泵水轮机和双馈电机的工况切换仿真实现方法，其特征在于：水轮机工况过渡过程仿真实现方法包括：a、水轮机工况启动仿真实现方法：模型中水轮机工况的启动可以分为三个阶段，第一阶段为自启动阶段，这一阶段，模型中双馈电机定子侧通过定子侧短接开关短接，中断转子侧的控制，使其不输出控制信号，水泵水轮机的导叶开度通过恒定值输入模块输入启动导叶开度，双馈电机开始正向旋转；当双馈电机正向旋转转速达到1.1-1.2倍同步转速时，在转子侧换流器投入转速控制环节使转速维持恒定；第二阶段为并网准备阶段，再次中断转子侧换流器的控制使其不产生控制信号，将定子侧的短接开关打开；第三阶段为空载并网阶段，在转子侧换流器投入定子侧电压调节模块，当定子电压满足并网条件时，合上定子侧的并网开关；b、水轮机工况增/减负荷、稳态运行仿真实现方法：模型中对这些阶段的仿真采用功率优先控制策略，水轮机工况负荷增/减阶段，功率指令以隔数秒给一个数十兆瓦有功功率阶跃的梯形波形式给定；c、水轮机工况解列停机仿真实现方法：模型中水轮机工况的解列停机可以分为两个阶段，第一阶段为解列阶段，模型中在转子侧换流器加控制调节定子侧电流接近于0，然后断开定子侧的并网开关；第二阶段为制动阶段，模型中的制动阶段采用电制动的方法，通过合上定子侧短接开关将定子侧短接，在转子侧换流器加励磁控制环节使得双馈电机产生反作用的电磁力矩使机组转速减小，直到双馈电机的转速接近于0时，中断转子侧换流器的控制，使其不再产生控制信号，打开定子侧的短接开关。5.根据权利要求4所述的一种抽水蓄能电站水泵水轮机和双馈电机的工况切换仿真实现方法，其特征在于：水泵工况的过渡过程仿真实现方法包括：a、水泵工况起动仿真实现方法：模型中将水泵工况的启动分为三个阶段，第一阶段是转速上升阶段，合上定子侧的短接开关将双馈电机定子侧短接，在转子侧换流器上投入励磁控制，产生一个大小恒定、频率为60Hz的反相序电流流