[發明專利]抽水蓄能電站水泵水輪機和雙饋電機的工況切換仿真實現方法

有效

• 申請號: 201810481623.3
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108667053B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 趙國鵬;任繼云;趙強
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/38;H02J15/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種抽水蓄能電站水泵水輪機和雙饋電機的工況切換仿真實現方法，其特征在于：所述工況切換仿真實現分為水輪機工況過渡過程仿真實現、水泵工況過渡過程仿真實現、水輪機工況與水泵工況之間的相互切換過程仿真實現三個部分，仿真模型包含無限大電源、并網開關、換相開關、雙饋電機、轉子側換流器、定子側短路開關、水泵水輪機、電壓電流采集觀測模塊，水泵水輪機輸出一個機械轉矩輸入雙饋電機，雙饋電機的定子側通過并網開關、換相開關與無限大電源相連，定子側短接開關置于并網開關與雙饋電機定子側之間，轉子側換流器以受控電流源的形式給出；

所述水輪機工況過渡過程仿真實現方法包括：

a、水輪機工況啟動仿真實現方法：模型中水輪機工況的啟動可以分為三個階段，第一階段為自啟動階段，這一階段，模型中雙饋電機定子側通過定子側短接開關短接，中斷轉子側的控制，使其不輸出控制信號，水泵水輪機的導葉開度通過恒定值輸入模塊輸入啟動導葉開度，雙饋電機開始正向旋轉；當雙饋電機正向旋轉轉速達到1.1-1.2倍同步轉速時，在轉子側換流器投入轉速控制環節使轉速維持恒定；第二階段為并網準備階段，再次中斷轉子側換流器的控制使其不產生控制信號，將定子側的短接開關打開；第三階段為空載并網階段，在轉子側換流器投入定子側電壓調節模塊，當定子電壓滿足并網條件時，合上定子側的并網開關；

b、水輪機工況增/減負荷、穩態運行仿真實現方法：模型中對這些階段的仿真采用功率優先控制策略，水輪機工況負荷增/減階段，功率指令以隔數秒給一個數十兆瓦有功功率階躍的梯形波形式給定；

c、水輪機工況解列停機仿真實現方法：模型中水輪機工況的解列停機可以分為兩個階段，第一階段為解列階段，模型中在轉子側換流器加控制調節定子側電流接近于0，然后斷開定子側的并網開關；第二階段為制動階段，模型中的制動階段采用電制動的方法，通過合上定子側短接開關將定子側短接，在轉子側換流器加勵磁控制環節使得雙饋電機產生反作用的電磁力矩使機組轉速減小，直到雙饋電機的轉速接近于0時，中斷轉子側換流器的控制，使其不再產生控制信號，打開定子側的短接開關；

所述水泵工況的過渡過程仿真實現方法包括：

a、水泵工況啟動仿真實現方法：模型中將水泵工況的啟動分為三個階段，第一階段是轉速上升階段，合上定子側的短接開關將雙饋電機定子側短接，在轉子側換流器上投入勵磁控制，產生一個大小恒定、頻率為60Hz的反相序電流流入雙饋電機轉子側，當轉速達到1.1-1.2倍同步速時，切換轉子側換流器的控制為轉速控制使轉速穩定；第二階段為并網準備階段，中斷轉子側換流器的控制，使其不產生任何控制信號，打開定子側的短接開關；第三階段為調壓并網階段，在轉子側換流器上加調壓控制調節定子側電壓，當滿足并網條件時合上并網開關；

b、水泵工況增/減負荷、穩態運行仿真實現方法：模型中采用轉速優先控制策略實現這些階段的仿真，仿真實現水泵工況的增/減負荷時，功率的參考值以隔數秒增/減數十兆瓦有功功率的階梯狀的形式給定；

c、水泵工況解列停機仿真實現方法：仿真實現水泵工況正常停機可分為兩個階段，第一階段為解列階段，水泵工況甩負荷階段結束后，在轉子側換流器上投入勵磁控制調節定子側電流接近于0，然后斷開并網開關；第二階段為制動階段，仿真實現這一階段時依然采用電制動的方式，合上定子側短接開關，在轉子側換流器上加勵磁控制產生反作用的電磁力矩使得機組轉速減小，直到轉速降為0時，中斷轉子側換流器的控制，使其不再產生控制信號，打開定子側的短接開關；

所述水輪機工況與水泵工況之間的切換過程仿真實現包括：

a、水輪機工況切換至水泵工況仿真實現方法：利用倒閘換相操作將水輪機工況過渡過程仿真實現與水泵工況的過渡過程仿真實現連接起來，倒閘換相操作在仿真中由4個單相斷路器實現，換相前電源ABC三相與雙饋電機定子側ABC三相相連，換相后電源A相與雙饋電機定子側A相相連，電源B相與雙饋電機定子側C相相連，電源C相與雙饋電機定子側B相相連；

b、水泵工況切換至水輪機工況仿真實現方法：利用倒閘換相操作將水泵工況的過渡過程仿真實現與水輪機工況過渡過程仿真實現連接起來，倒閘換相操作在仿真中由4個單相斷路器實現，換相前電源ABC三相與雙饋電機定子側ABC三相相連，換相后電源A相與雙饋電機定子側A相相連，電源B相與雙饋電機定子側C相相連，電源C相與雙饋電機定子側B相相連。