基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法技术

本发明专利技术提供一种基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，包括以下步骤：搭建单机无穷大数模混合仿真系统；设置实际调速控制柜的参数；仿真实际调速控制柜对数字水轮发电机甩负荷扰动的动态响应。本发明专利技术对研究从大电网中脱离出来的孤立电网提供了重要的仿真计算手段，对提高大网转孤网运行的控制策略等技术的研究有重要意义。首次在中国国内通用电力系统仿真平台中实现了发电机甩负荷的仿真能力，提高了中国大电网中长期的数模混合仿真精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种仿真方法，具体涉及一种基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法。
技术介绍
近几年来，随着我国电网的飞速发展，一些水轮机调速系统功能卡件质量问题或辅助环节参数设置不当引起得超低频振荡事故时有发生，与此相关的仿真计算方法需求日益提高。我国水轮机调速系统建模技术已经很成熟，在国内电力系统仿真计算中得到广泛的应用。但我国电力系统仿真计算中使用的水轮机调速系统模型是一个高度简化的线性模型，虽然能够基本精确地模拟水轮机调速系统一次调频的响应特性，但水轮机调速控制柜中有许多非线性的辅助环节还没有建立相应的数学模型，因此对于脱离电网以后发电机组的复杂行为，尚无法精确模拟方法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，采用实际调速控制柜模拟仿真的方法弥补了现有技术的不足，对于研究从大网运行方式转为孤网运行方式的机组的动态特性及调速系统控制策略，提供了重要的仿真手段。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：搭建单机无穷大数模混合仿真系统；步骤2：设置实际调速控制柜的参数；步骤3：仿真实际调速控制柜对数字水轮发电机甩负荷扰动的动态响应。所述步骤1中，在ADPSS的电磁暂态环境中搭建单机无穷大数模混合仿真系统；所述单机无穷大数模混合仿真系统包括数字水轮发电机和数字液压伺服机构。所述数字水轮发电机的机端电压UA、UB、UC经功率放大器转换为0V～100V的电压信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；所述数字水轮发电机的机端电流IA、IB、IC经功率放大器转换为0～1A的电流信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；所述数字水轮发电机的有功功率P和导叶开度反馈Y经过经接口转换箱均转换为4～20mA的电流信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；所述实际调速控制柜将导叶开度指令输送给数字液压伺服机构，所述导叶开度指令为-10V～10V的电压信号。所述数字水轮发电机的传递函数G1(S)表示为：G1(S)=1-STW1+0.5STW=PM/PGV]]>其中，S为传递函数因子，TW为水锤效应时间常数，PM为数字水轮发电机机械功率，PGV为导叶开度指令。所述数字液压伺服机构接收实际调速控制柜的-10V～10V的电压信号与接力器的位移反馈测量信号的偏差，并将偏差经过综合放大后，作为PID调节器的输入信号；接力器开启时间常数和关闭时间常数分别用TC和TO表示；所述接力器的位移反馈测量函数G2(S)表示为：G2(s)=11+T2S]]>其中，T2为测量时间常数。所述步骤2中，实际调速控制柜的参数包括PID调节器的比例环节系数、积分环节系数、微分环节系数、永态专差系数bp和转速调节死区ε。所述步骤3中，所述数字水轮发电机甩负荷仿真过程中，数字水轮发电机转子运动方程表示为：Mωdt=ΔTM-ΔTE-DΔωΔω=1ω0dΔδdt]]>其中，Δω为数字水轮发电机转子角速度增量，ω0为数字水轮发电机转子角速度初始值，ΔTM为数字水轮发电机机械转矩增量，ΔTE为数字水轮发电机电磁转矩增量，Δδ为数字水轮发电机功角增量，M为数字水轮发电机转动惯量，D为等值阻尼系数。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，对研究从大电网中脱离出来的孤立电网提供了重要的仿真计算手段，对提高大网转孤网运行的控制策略等技术的研究有重要意义。首次在中国国内通用电力系统仿真平台中实现了发电机甩负荷的仿真能力，提高了中国大电网中长期的数模混合仿真精度。附图说明图1是本专利技术实施例中基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法示意图；图2是本专利技术实施例中数字液压伺服机构框图；图3是本专利技术实施例中数字水轮发电机并网断路器三相开关闭合逻辑框图；图4是本专利技术实施例中数字水轮发电机甩20％额定负荷仿真试验图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供一种基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：搭建单机无穷大数模混合仿真系统；步骤2：设置实际调速控制柜的参数；步骤3：仿真实际调速控制柜对数字水轮发电机甩负荷扰动的动态响应。所述步骤1中，在ADPSS的电磁暂态环境中搭建单机无穷大数模混合仿真系统；如图1，所述单机无穷大数模混合仿真系统包括数字水轮发电机和数字液压伺服机构。所述数字水轮发电机的机端电压UA、UB、UC经功率放大器转换为0V～100V的电压信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；所述数字水轮发电机的机端电流IA、IB、IC经功率放大器转换为0～1A的电流信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；所述数字水轮发电机的有功功率P和导叶开度反馈Y经过经接口转换箱均转换为4～20mA的电流信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；所述实际调速控制柜将导叶开度指令输送给数字液压伺服机构，所述导叶开度指令为-10V～10V的电压信号。所述数字水轮发电机的传递函数G1(S)表示为：G1(S)=1-STW1+0.5STW=PM/PGV]]>其中，S为传递函数因子，TW为水锤效应时间常数，PM为数字水轮发电机机械功率，PGV为导叶开度指令。如图2，所述数字液压伺服机构接收实际调速控制柜的-10V～10V的电压信号与接力器的位移反馈测量信号的偏差，并将偏差经过综合放大后，作为PID调节器的输入信号；KP、KD、KI分别为伺服机构电液转换模块的比例、微分、积分系数，VELopen、VELclose分别为电液转换模块的开启、关闭方向的速率限制，PMAX、PMIN分别油动机的最大最小量程，PCV为导叶开度指令，Y为导叶开度反馈，接力器开启时间常数和关闭时间常数分别用TC和TO表示；所述接力器的位移反馈测量函数G2(S)表示为：G2(s)=11+T2S]]>其中，T2为测量时间常数。所述步骤2中，实际调速控制柜的参数包括PID调节器的比例环节系数、积分环节系数、微分环节系数、永态专差系数bp和转速调节死区ε。所述步骤3中，所述数字水轮发电机甩负荷仿真过程中，数字水轮发电机转子运动方程表本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：搭建单机无穷大数模混合仿真系统；步骤2：设置实际调速控制柜的参数；步骤3：仿真实际调速控制柜对数字水轮发电机甩负荷扰动的动态响应。

【技术特征摘要】
1.基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，其特征在于：所述方法包括
以下步骤：
步骤1：搭建单机无穷大数模混合仿真系统；
步骤2：设置实际调速控制柜的参数；
步骤3：仿真实际调速控制柜对数字水轮发电机甩负荷扰动的动态响应。
2.根据权利要求1所述的基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，其特
征在于：所述步骤1中，在ADPSS的电磁暂态环境中搭建单机无穷大数模混合仿真系统；
所述单机无穷大数模混合仿真系统包括数字水轮发电机和数字液压伺服机构。
3.根据权利要求2所述的基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，其特
征在于：所述数字水轮发电机的机端电压UA、UB、UC经功率放大器转换为0V～100V的电
压信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；
所述数字水轮发电机的机端电流IA、IB、IC经功率放大器转换为0～1A的电流信号后，由
ADPSS输送给实际调速控制柜；
所述数字水轮发电机的有功功率P和导叶开度反馈Y经过经接口转换箱均转换为4～
20mA的电流信号后，由ADPSS输送给实际调速控制柜；
所述实际调速控制柜将导叶开度指令输送给数字液压伺服机构，所述导叶开度指令为
-10V～10V的电压信号。
4.根据权利要求2或3所述的基于实际调速控制柜的数字水轮发电机甩负荷仿真方法，
其特征在于：所述数字水轮发电机的传递函数G1(S)表示为：
G1(S)=1-STW1+0.5STW=PM/PGV]]>其中，S为传递函数因子，TW为水锤效...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，夏潮，刘英志，于大海，肖洋，陶向宇，王官宏，霍承祥，高磊，王茂清，杨超，马世俊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11