原动机模拟方法、装置及多机同步系统频率特性模拟系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原动机模拟方法、装置及多机同步系统频率特性模拟系统，其中原动机模拟装置包括：信号获取模块，D/A转换器，参考值获得模块，汽轮机模拟电路，机械功率确定模块和A/D转换器；参考值获得模块，用于根据转速模拟信号和电磁功率模拟信号，获得机械功率参考值；汽轮机模拟电路，用于根据机械功率参考值，确定非再热机组机械功率，根据机械功率参考值和比例系数，确定再热机组机械功率；机械功率确定模块，用于根据再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定机械功率模拟信号。本发明专利技术在控制建模工作量的基础上提高了频率特性模拟效果，为模拟多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性以及研究电力系统频率稳定性奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
原动机模拟方法、装置及多机同步系统频率特性模拟系统
本专利技术涉及电力系统特性模拟
，尤其涉及原动机模拟方法、装置及多机同步系统频率特性模拟系统。
技术介绍
频率稳定性是电力系统在遭受严重扰动导致系统发电-负荷出现严重不平衡时，频率能够保持或恢复到允许的范围内不发生频率崩溃的能力。对于频率稳定性的研究，学者们最初采用时域仿真的分析方法，该方法可以得到详细的系统频率动态响应曲线，并可以考虑频率动态的时空分布特征。但由于考虑因素较多，分析速度较慢，为此，有学者提出平均系统频率模型(AverageSystemFrequencymodel,ASF模型)和系统频率响应模型(SystemFrequencyResponsemodel,SFR模型)的频率稳定性分析方法。ASF模型将全网所有发电机转子运动方程等值聚合为单机模型，保留了各机组原动机调速器的独立响应，降低了系统规模，计算量小，但是对于包含上万台机组的大型同步电网，采用ASF模型需要对全网所有的原动机分别进行建模，工作量极大。SFR模型则在ASF模型基础上进行了简化，全系统用单机模型来表示，仅考虑系统惯性时间常数和再热时间常数，可解析求解给定扰动下系统频率最大偏移量及其对应出现的时间，虽然无需分别对不同机组的原动机进行建模，但进行频率特性模拟时模拟效果较差，难以复现系统出现大型功率缺额后的频率特性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种原动机模拟装置，用以模拟全网所有原动机的运行过程，在控制建模工作量的基础上提高频率特性模拟效果，为模拟多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性以及研究电力系统频率稳定性奠定基础，该装置包括：信号获取模块，D/A转换器，参考值获得模块，汽轮机模拟电路，机械功率确定模块和A/D转换器；所述信号获取模块，用于获取发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号；所述D/A转换器，用于将所述的发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号转换为转速模拟信号和电磁功率模拟信号；所述参考值获得模块，用于根据所述转速模拟信号和电磁功率模拟信号，获得原动机的机械功率参考值；所述汽轮机模拟电路，用于根据所述的原动机的机械功率参考值，确定原动机的非再热机组机械功率，根据所述的原动机的机械功率参考值和比例系数，确定原动机的再热机组机械功率；所述机械功率确定模块，用于根据所述的原动机的再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定原动机的机械功率模拟信号；所述A/D转换器，用于将所述的原动机的机械功率模拟信号转换为机械功率数字信号。相比于现有技术中平均系统频率模型和系统频率响应模型，本专利技术实施例提供的原动机模拟装置，对全网所有原动机进行统一建模，不仅在参考值获得模块中模拟了全网原动机中调速器的运行过程，还利用汽轮机模拟电路模拟了全网原动机中汽轮机的运行过程，在获得原动机的机械功率参考值之后，根据原动机的机械功率参考值，确定原动机的非再热机组机械功率，根据原动机的机械功率参考值和比例系数，确定原动机的再热机组机械功率，最后根据原动机的再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定原动机的机械功率模拟信号。本专利技术实施例提供的原动机模拟装置仅利用一个综合模型实现全网所有原动机的运行过程模拟，有效控制了建模工作量，并且通过在原动机模拟装置中加入原动机中汽轮机运行过程的模拟，在控制建模工作量的基础上提高了频率特性模拟效果，为模拟多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性以及研究电力系统频率稳定性奠定基础。本专利技术实施例提供一种利用上述原动机模拟装置进行原动机模拟的方法，用以模拟全网所有原动机的运行过程，在控制建模工作量的基础上提高频率特性模拟效果，为模拟多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性以及研究电力系统频率稳定性奠定基础，该方法包括：获取发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号，将所述的发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号转换为转速模拟信号和电磁功率模拟信号；根据所述转速模拟信号和电磁功率模拟信号，获得原动机的机械功率参考值；根据所述的原动机的机械功率参考值，确定原动机的非再热机组机械功率，根据所述的原动机的机械功率参考值和比例系数，确定原动机的再热机组机械功率；根据所述的原动机的再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定原动机的机械功率模拟信号，将所述原动机的机械功率模拟信号转换为机械功率数字信号。本专利技术实施例通过获取发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号，将发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号转换为转速模拟信号和电磁功率模拟信号，根据转速模拟信号和电磁功率模拟信号，获得原动机的机械功率参考值，根据原动机的机械功率参考值，确定原动机的非再热机组机械功率，根据原动机的机械功率参考值和比例系数，确定原动机的再热机组机械功率，最后根据所述的原动机的再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定原动机的机械功率模拟信号，将原动机的机械功率模拟信号转换为机械功率数字信号。相比于现有技术中平均系统频率模型和系统频率响应模型，本专利技术实施例仅利用一个综合模型实现全网所有原动机的运行过程模拟，有效控制了建模工作量，并且通过在原动机模拟装置中加入原动机中汽轮机运行过程的模拟，在控制建模工作量的基础上提高了频率特性模拟效果，为模拟多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性以及研究电力系统频率稳定性奠定基础。本专利技术实施例提供一种多机同步系统频率特性模拟系统，用以模拟多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性，在控制建模工作量的基础上提高频率特性模拟效果，为研究电力系统频率稳定性奠定基础，该系统包括：电网络模块，发电机模块和上述原动机模拟装置；所述电网络模块，用于产生发电机的电磁功率数字信号；所述发电机模块，用于产生发电机的转速数字信号，获取原动机的机械功率数字信号，以及根据原动机的机械功率数字信号调整发电机的转速数字信号；所述原动机模拟装置，分别与所述电网络模块和发电机模块连接，用于根据电网络模块产生的发电机的电磁功率数字信号和发电机模块产生的发电机的转速数字信号，获得原动机的机械功率数字信号。相比于现有技术中平均系统频率模型和系统频率响应模型，本专利技术实施例提供的多机同步系统频率特性模拟系统，模拟了多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性，在原动机的模拟装置中对全网所有原动机进行统一建模，不仅在参考值获得模块中模拟了全网原动机中调速器的运行过程，还利用汽轮机模拟电路模拟了全网原动机中汽轮机的运行过程，在获得原动机的机械功率参考值之后，根据原动机的机械功率参考值，确定原动机的非再热机组机械功率，根据原动机的机械功率参考值和比例系数，确定原动机的再热机组机械功率，最后根据原动机的再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定原动机的机械功率模拟信号。将原动机的机械功率模拟信号转换为原动机的机械功率数字信号之后，由发电机模块获取原动机的机械功率数字信号，根据原动机的机械功率数字信号调整发电机的转速数字信号，由此可以模拟多机同步系统出现大型功率缺额后的频率特性。本专利技术实施例仅利用一个综合模型实现全网所有原动机的运行过程模拟，有效控制了建模工作量，并且通过在原动机模拟装置中加入原动机中汽轮机运行过程的模拟，在控制建模工作量的基础上提高了频率特性模拟效果，为研究电力系统频率稳定性奠定基础。附图说明为了更清楚地说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原动机模拟装置，其特征在于，包括：信号获取模块，D/A转换器，参考值获得模块，汽轮机模拟电路，机械功率确定模块和A/D转换器；所述信号获取模块，用于获取发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号；所述D/A转换器，用于将所述的发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号转换为转速模拟信号和电磁功率模拟信号；所述参考值获得模块，用于根据所述转速模拟信号和电磁功率模拟信号，获得原动机的机械功率参考值；所述汽轮机模拟电路，用于根据所述的原动机的机械功率参考值，确定原动机的非再热机组机械功率，根据所述的原动机的机械功率参考值和比例系数，确定原动机的再热机组机械功率；所述机械功率确定模块，用于根据所述的原动机的再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定原动机的机械功率模拟信号；所述A/D转换器，用于将所述的原动机的机械功率模拟信号转换为机械功率数字信号。

【技术特征摘要】
1.一种原动机模拟装置，其特征在于，包括：信号获取模块，D/A转换器，参考值获得模块，汽轮机模拟电路，机械功率确定模块和A/D转换器；所述信号获取模块，用于获取发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号；所述D/A转换器，用于将所述的发电机的转速数字信号和电磁功率数字信号转换为转速模拟信号和电磁功率模拟信号；所述参考值获得模块，用于根据所述转速模拟信号和电磁功率模拟信号，获得原动机的机械功率参考值；所述汽轮机模拟电路，用于根据所述的原动机的机械功率参考值，确定原动机的非再热机组机械功率，根据所述的原动机的机械功率参考值和比例系数，确定原动机的再热机组机械功率；所述机械功率确定模块，用于根据所述的原动机的再热机组机械功率和非再热机组机械功率，确定原动机的机械功率模拟信号；所述A/D转换器，用于将所述的原动机的机械功率模拟信号转换为机械功率数字信号。2.如权利要求1所述的原动机模拟装置，其特征在于，所述参考值获得模块包括：调速器模拟电路，用于根据发电机的转速模拟信号、原动机的转速参考值和原动机的功率参考值，确定原动机的电磁功率参考值；伺服电机模拟电路，用于根据发电机的电磁功率模拟信号和原动机的电磁功率参考值，确定原动机的机械功率参考值。3.如权利要求2所述的原动机模拟装置，其特征在于，所述调速器模拟电路包括：第一加法器电路、第二加法器电路和第一乘法器电路，所述伺服电机模拟电路包括：第三加法器电路；第一加法器电路输入端接入发电机的转速模拟信号和原动机的转速参考值；第一加法器电路输出端连接第一乘法器电路输入端；第一乘法器电路输出端连接第二加法器电路输入端；第二加法器电路输入端接入原动机的功率参考值；第二加法器电路输出端获得原动机的电磁功率参考值；第三加法器电路输入端接入发电机的电磁功率模拟信号和第二加法器电路输出端获得的原动机的电磁功率参考值；第三加法器电路输出端获得原动机的机械功率参考值。4.如权利要求3所述的原动机模拟装置，其特征在于，所述伺服电机模拟电路还包括：第四加法器电路、第二乘法器电路、第三乘法器电路和积分器电路；第二加法器电路输出端分别连接第三加法器电路输入端和第三乘法器电路输入端；第三加法器电路输出端分别连接第二乘法器电路输入端和积分器电路输入端；第四加法器电路输入端分别连接第二乘法器电路输出端、积分器电路输出端和第三乘法器电路输出端；第四加法器电路输出端获得原动机的机械功率参考值。5.如权利要求1所述的原动机模拟装置，其特征在于，所述比例系数包括：高压缸比例系数、低压缸比例系数和中压缸比例系数。6.如权利要求1所述的原动机模拟装置，其特征在于，所述汽轮机模拟电路包括：第一积分电路、第二积分电路、第三积分电路、第四积分电路、第四乘法器电路、第五乘法器电路、第六乘法器电路和第五加法器电路；第一积分电路输入端接入参考值获得模块得到的原动机的机械功率参考值；第一积分电路输出端分别连接第四乘法器电路输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大卫，雷为民，高舜安，赵峰，王耀函，刘辉，程雪坤，李蕴红，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，国网冀北电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11