水电机组调速控制仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水电机组调速控制仿真方法和系统，系统包括RTDS实时仿真装置、测频单元、水轮机调速器和引水系统及水轮机仿真装置。通过建立引水管道水击效应模型模拟引水管道水击效应，对实际的水轮机调速器进行参数和结构辨识建立符合实际运行模式和控制模式的水轮机调速器RTDS模型，并通过RTDS模型扩展了调速器的仿真规模，实现了对水电机组频率特性的精确仿真，提高了仿真精确度。

Simulation method and system for regulating speed control of hydropower unit

The invention relates to a method and a system for regulating speed control of a hydroelectric generating unit, comprising a RTDS real-time simulation device, a frequency measuring unit, a water turbine governor and a water diversion system and a hydraulic turbine simulation device. Simulation of pipeline water hammer effect through the establishment of the pipeline water hammer effect model of turbine governor on the actual structure and parameters identification of hydraulic turbine governor RTDS model is established in accordance with the actual operating mode and control mode, and expand the scale of the imitation really governor by RTDS model, realize the accurate simulation on the frequency characteristics of hydroelectric generating units to improve the simulation accuracy.

【技术实现步骤摘要】
水电机组调速控制仿真方法和系统
本专利技术涉及电力系统仿真
，特别是涉及一种水电机组调速控制仿真方法和系统。
技术介绍
对于大型水电通过高压直流输电送出系统，大型水电机组控制与直流控制紧密耦合，其相互协调特性将直接影响电网的安全稳定运行，特别是大型水电机组调速控制系统特性对于系统频率稳定影响重大。而水电机组调速控制系统是一个非线性、非最小相位、复杂的闭环调节系统，由调节对象和调速器组成。调节对象包括：压力引水系统和泄水系统、水轮机、发电机和机组并入运行的电网，是一个将水力过程、机械过程和电气过程综合于一体、彼此密切联系的结构复杂、非线性和参数时变的被控制系统。为了研究直流送端孤岛运行以及异步联网方式下的系统频率特性，需要对水电机组调速控制系统特性以及直流频率控制特性进行仿真。然而，传统的仿真模型一般基于BPA(BonnevillePowerAdministration，邦纳维尔电力管理)的电力系统仿真软件或PSCAD/EMTDC(PowerSystemsComputerAidedDesign/ElectromagneticTransientsincludingDC)仿真软件，P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水电机组调速控制仿真系统，其特征在于，包括：RTDS实时仿真装置、测频单元、水轮机调速器、引水系统及水轮机仿真装置；所述RTDS实时仿真装置向所述测频单元发送第一水电机组的第一机端三相电压，并向所述水轮机调速器发送第一水电机组的第一导叶行程信号和第一水电机组的第一运行模式参数；所述测频单元对所述三相电压进行测频并输出第一水电机组的第一频率信号至所述水轮机调速器；其中，所述水轮机调速器根据所述第一频率信号、第一导叶行程信号和第一运行模式参数输出第一水电机组的第一控制开度信号至所述RTDS实时仿真装置；对满足2≤i≤n的任意i，所述RTDS实时仿真装置对第i水电机组的水轮机调速器进行参数和结构...

【技术特征摘要】
1.一种水电机组调速控制仿真系统，其特征在于，包括：RTDS实时仿真装置、测频单元、水轮机调速器、引水系统及水轮机仿真装置；所述RTDS实时仿真装置向所述测频单元发送第一水电机组的第一机端三相电压，并向所述水轮机调速器发送第一水电机组的第一导叶行程信号和第一水电机组的第一运行模式参数；所述测频单元对所述三相电压进行测频并输出第一水电机组的第一频率信号至所述水轮机调速器；其中，所述水轮机调速器根据所述第一频率信号、第一导叶行程信号和第一运行模式参数输出第一水电机组的第一控制开度信号至所述RTDS实时仿真装置；对满足2≤i≤n的任意i，所述RTDS实时仿真装置对第i水电机组的水轮机调速器进行参数和结构辨识，建立第i水电机组的水轮机调速器RTDS模型，根据第i水电机组的第i机端三相电压计算第i水电机组的第i频率信号，根据第i频率信号、第i水电机组的第i导叶行程信号和第i水电机组的第i运行模式参数计算第i水电机组的第i控制开度信号，并将发电机转速信号、所述第一控制开度信号和所述第i控制开度信号输出至所述引水系统及水轮机仿真装置；其中，n为水电机组的总数；所述引水系统及水轮机仿真装置根据水电站管道结构和管道长度建立引水管道水击效应模型，根据所述第一控制开度信号、第i控制开度信号、发电机转速信号以及引水管道水击效应模型对引水管道水击效应进行仿真后，输出水电机组的出力与第二导叶行程信号至所述RTDS实时仿真装置，实现对水轮机调速系统的仿真。2.根据权利要求1所述的水电机组调速控制仿真系统，其特征在于，当管道长度小于预设的长度阈值时，所述引水系统及水轮机仿真装置建立如下引水管道水击效应模型：式中，Δh为水轮机入口处的工作水头的变化值，Tw为水流惯性时间常数，Δq为水轮机入口处的流量变化值，t为时间。3.根据权利要求1所述的水电机组调速控制仿真系统，其特征在于，当管道长度大于或等于预设的长度阈值时，所述引水系统及水轮机仿真装置建立如下引水管道水击效应模型：式中，s为拉普拉斯算子，f为压力管道摩擦系数，Tw为水流惯性时间常数，Te为压力波在整个管道内的传递时间，Δh(s)为水轮机入口处的工作水头的变化值，Δq(s)为水轮机入口处的流量变化值。4.根据权利要求1所述的水电机组调速控制仿真系统，其特征在于，还包括：直流控制保护装置；所述直流控制保护装置接收所述RTDS实时仿真装置输出的电压信号、电流信号、滤波器投切状态信号和交直流场开关信号，并输出交直流场开关命令以及换流阀触发信号至所述RTDS实时仿真装置，实现对直流控制保护特性的仿真。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁艺，郭琦，李书勇，李伟，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：广东,44