[發明專利]大型抽水蓄能電站通用仿真平臺

無效

• 申請號: 201310504120.0
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103593508A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 徐廣文;李俊益;黃青松;陳啟卷;曾洪濤;田文剛
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;武漢大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種大型抽水蓄能電站通用仿真平臺,尤其是涉及一種基于長引水管道一管多機的大型抽水蓄能電站通用仿真平臺。

背景技術

抽水蓄能電站是目前電力系統最可靠、最經濟、壽命周期最長、容量最大的儲能裝置，對替代傳統化石能源和節能減排以及改善電網運行品質都起著十分重要的作用，而抽水蓄能所具有的調峰、調頻、調壓、事故備用和黑啟動等功能，對堅強智能電網的安全、穩定、經濟運行又起著非常重要的支撐作用，對促進我國核電、風電等可再生能源的大規模發展及特高壓遠距離輸電系統的安全穩定經濟運行具有特殊意義。同時，大型抽水蓄能機組的一次調頻功能對維持電網頻率的穩定至關重要，特別是對于那些快速調節機組所占比重較小的電網尤為關鍵，它們可以在電網突發大負荷變化時快速地提供功率支援，提高電力系統的可靠性和穩定性；對短時間負荷波動的調節可以減少二次調頻的動作，優化系統調度、穩定電網頻率。

因此，建立調節系統的仿真模型模擬運行工況，并通過相關參數的辨識確定一次調頻時調速器穩定運行參數，對改善機組一次調頻性能和確保電網穩定至關重要。

在建模方面，之前的研究大多相對獨立地針對水力系統、機械系統或電氣系統；或者站在水力系統的角度，簡化電磁系統模型，建立相應的水力系統模型，重點分析水力系統的動態過程；或者站在電磁系統的角度，簡化水力系統模型，建立相應的電磁系統模型，用于電磁系統的動態過程分析。這些研究都取得了較大的進展，理論也已經趨于完善。沈祖詒在1989年建立了水電機組調節系統數學模型，分析了水輪機力矩對長輸電線路上產生的機電低頻振蕩的阻尼作用，提出了并網運行的調速器參數整定法。陳舟、陳壽孫等學者通過比較水力系統的彈性水擊模型、剛性水擊模型和簡化模型，分析研究了水力系統對電力系統低頻振蕩、暫態穩定性的影響時發現簡化模型過于簡單，使得計算結果正確性不能得到保證，不能如實反映情況；明確彈性水擊模型比較符合實際情況，剛性水擊模型與彈性水擊模型相比，計算結果普遍較為保守，但在引水道不太長，Tr較小時，兩者比較接近，這與學者一貫研究水力—機械過渡過程時的觀點一致。潘學萍和鞠平等教授以單機帶無窮小電網為例，也進行了水力系統對電力系統低頻振蕩影響的研究，發現水力系統參數Tr和Tw對系統振蕩的影響較大，調速器參數KP、KI、KD對系統振蕩的影響較小。程遠楚對水電站中水力、機械與電氣系統的相互作用機理進行了初步分析，包括電磁過渡過程對調速器過程的影響，水力系統對電氣系統暫態過程的影響，水輪機轉速控制對電氣系統暫態穩定性的影響，以及勵磁調節參數對電力系統暫態穩定性的影響。其研究認為：①水輪機和引水系統的水錘效應對電力系統的暫態與動態穩定會帶來較為明顯的負面影響。②勵磁調節作用和發電機的電磁過程對水輪機調速器的負荷擾動特性的不利影響較為明顯。在機組調節特性方面，盧勇等指出，廣蓄電站采取一洞四機的布置方式，機組負荷調整、開停機對相鄰運行機組影響明顯。在試驗中由于相鄰機組運行導致試驗機組數據變化較大，建議考慮優化調節參數降低影響。胡靜等通過對不同類型抽水蓄能機組進行大量一次調頻試驗，對其一次調頻功能和性能進行了充分的驗證,并提出如何將非線性PID等先進控制策略實際應用于抽水蓄能調速器控制中，進一步提高一次調頻調節品質，是值得深入研究的課題。

而在仿真平臺研究方面，之前的研究往往沒有或極少考慮通用性方面的問題，所搭建的平臺通常是只針對某一特定電站或某一特定機組，導致了同一類型工作的重復性；且在以往的抽水蓄能電站建模仿真過程中，仿真平臺往往難以實時并任意查看各曲線的整體變化響應情況，即在模型可視化和各曲線相互比較等方面存在一定的不足和較大的提升空間。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種基于長引水管道一管多機的大型抽水蓄能電站通用仿真平臺，本發明充分考慮通用性，且可實時并任意查看各曲線的整體變化響應情況。

解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種大型抽水蓄能電站通用仿真平臺，其特征是：在Matlab/Simulink環境下建立水力—機械—電氣系統數學模型，其為：依次連接的上游水庫J1、上游水庫至調壓井管段L1、上游調壓室J2、上調壓井至岔管管段L2、岔管前閥門J3、第一鋼混卜形岔管L3、第一卜形管道連接處J4；

第一卜形管道連接處J4之后分為兩支路：