[發明專利]用于電力系統動態模擬實驗的發電機組控制系統

在審

• 申請號: 201110416482.5
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102522773A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 解大;房新雨;余志文;張延遲;庒駿鵬;蔣傳文;艾芊;何偉
• 申請（專利權）人: 上海信元瑞電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/42;G09B9/00
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及一種用于電力系統動態模擬實驗的發電機組控制系統。

背景技術

隨著電力系統的迅猛發展，電力系統人才培養的重要性日益突出，為了使電力工程人員。大學院校學生及教師、電力系統研究人員直觀的了解電力系統各個組成部分的功能、運行狀態。動態及靜態響應，深入了解電力系統各部分在不同時段的行為，以便更好的運行和防范故障及不可測的情況，一套合理的、與實際電力系統相符合研究平臺也就變得甚為必要。電力系統動態模擬實驗平臺(簡稱動模)是根據相似原理建立起來的電力系統物理仿真平臺，它把實際電力系統的各個部分，如發電機、變壓器、輸電線路、負荷等按照相似條件設計，建造并組成一個電力系統模型?，F今，當前絕大多數的電力系統仿真都采用計算機進行數字仿真，數字仿真具有成本低、見效快的特點，但是數字仿真無法反映真實的系統的全部情況，并且現場人員難以得到直觀清晰的認識。物理仿真實驗系統重構性、組態性、和升級性較差，實驗系統靈活性差，多采用固定接線，不夠開放。但是其相對數字仿真具有真實性、直觀性的特點，使電力系統學習人員更直觀、相對切身實際的學習、體驗電力系統過程和知識。

國內已建成了多個不同規模的電力系統動態模擬實驗室，曾做過許多重要的實驗，取得很多成果，但是有些由于設備更新改造未能跟上，特別是發電機組控制系統仍用水輪機等設備，體積龐大，實驗工作效率低，準確度低，使用范圍??；另外一些更新的動摸實驗平臺功能設計單一，如只有發電機勵磁模擬，使得實驗內容少，學習者對電力系統發電機組的理解不夠。此外，現今的物理模擬與數字模擬的綜合實驗平臺集合了兩種模擬的優點，但是系統呈整體結構，而非各部分功能模塊化結構，所以系統的靈活性、重構性仍舊不夠。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷而提供一種用于電力系統動態模擬實驗的發電機組控制系統，采用數字控制技術、高精度的數據采集系統及先進的控制策略，把物理模擬與數字模擬相結合，具有響應快、準確度高、模擬性強、直觀性好的特點，同時模塊化發電機組各部分控制功能，提高系統分離控制、分離檢修及系統重組的能力，并可進行發電機組的多種實驗仿真，實現對發電機組整體和部分的全面模擬。

實現上述目的的技術方案是：

一種用于電力系統動態模擬實驗的發電機組控制系統，連接一電網模擬系統，所述發電機組控制系統包括發電機系統、與該發電機系統分別連接的調速控制模塊、勵磁控制模塊和同期控制模塊，所述的發電機系統包括同軸連接的電動機與發電機，所述調速控制模塊包括一調速系統，所述勵磁控制模塊包括一靜止勵磁系統，所述同期控制模塊包括相互連接的同期控制單元和并列斷路器，其中：

所述并列斷路器連接所述電網模擬系統和發電機；

所述同期控制單元連接所述電網模擬系統、調速系統、靜止勵磁系統和發電機；

所述調速系統分別連接所述電動機和發電機；所述靜止勵磁系統連接所述發電機；

所述調速系統由市電供電，采樣所述發電機輸出側的三相電壓和三相電流，并與預先設定的三相目標電壓和三相目標電流進行分析比較，得出增速或減速的控制指令，并利用具有可控占空比的PWM信號來調節所述電動機的轉速，從而調節所述發電機的出力；

所述靜止勵磁系統采集所述發電機的三相定子電壓、三相定子電流、轉子電壓和轉子電流，通過對該靜止勵磁系統內的三相全控整流橋的觸發角進行控制，從而調節勵磁電流的大小，調節發電機輸出電壓；

所述同期控制單元采集所述發電機輸出側的三相電壓以及所述電網模擬系統的三相電壓并比較獲取滑差信息，并通過所述勵磁控制模塊和調速控制模塊來對發電機進行控制，直到所述滑差信息滿足同期合閘條件時，發送合閘命令給所述并列斷路器，實現所述發電機和電網模擬系統的準同期并列。

上述的用于電力系統動態模擬實驗的發電機組控制系統，其中，所述靜止勵磁系統包括起勵電源、起勵元件、三相全控整流橋、勵磁變壓器、勵磁調節器、驅動電路、第一電壓互感器和第一電流互感器，其中：

所述起勵電源、起勵元件、三相全控整流橋和所述發電機依次連接；

所述三相全控整流橋的輸入端通過所述勵磁變壓器連接所述發電機的輸出側；所述三相全控整流橋的輸出端連接所述發電機的勵磁線圈；

所述第一電壓互感器和第一電流互感器分別采集所述發電機的三相定子電壓和三相定子電流供給傳給所述勵磁調節器；

所述勵磁調節器通過所述驅動電路對所述三相全控整流橋內的晶閘管控制角進行控制。