[发明专利]一种现场孤网仿真试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于输电线路孤网的试验方法，尤其是涉及一种现场的孤立电网仿真试验方法。

技术背景

水电机组启动辅助设备相对少，自启动能力强，机组启动快，因此水电机组一般是电网失电后作为黑启动的首选电源。

当机组启动成功后为局部电网供电，形成一个孤立的小电网-简称孤网。若孤网运行稳定，则容易同主网并列，恢复正常供电，否则系统将会崩溃，造成大面积停电。因此，电网管理部门会根据设备、线路检修安排，有计划地进行机组黑启动以及孤网稳定运行试验。然而，真实的孤立电网现场试验，需要电网管理部门、电站、用户共同参与，耗费不少的人力物力。还经常遇到孤立电网工业用户的原因，孤立电网试验条件无法满足的情况。

因此，人们建立了电厂引水系统、水轮机、发电机、调速器、孤立电网负荷等部件的数学模型，利用计算机来仿真孤立电网的运行特性。

但是，真实电厂与数学模型毕竟不同，数据会存在误差，并且设备在其寿命期间经受着偶然事故和改进，因此在某些情况下数字计算的质量相对地表现出不高。

由于这个原因，在真实的孤立电网现场试验之前或为代替真实孤立电网现场试验，希望能采用一种基于“现场孤立电网仿真试验”的中间方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种现场孤立电网仿真试验方法，借助在线孤立电网仿真仪进行现场孤网试验，为参与黑启动机组提供在孤网运行时的调速器参数优化整定方案，保证机组频率调节的稳定性和设备安全。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种现场孤立电网的仿真试验方法，包括以下步骤：

S1现场将机组出力、机组主接力器行程、发电机机端定子电压、机组蜗壳压力、通过调速器机频信号输入的电网频率信号接入在线孤网仿真仪；

S2启动在线孤立电网仿真仪，设置好仿真仪试验参数，仿真仪频率输出信号50Hz；机组开机并网运行，带预定的负荷，待机组运行稳定后，将机组调速器的机频输入通过频率切换装置切换到在线孤网仿真仪频率输出；

S3 设定不同的调速器PID参数：永态转差系数bp、比例增益Kp、积分增益Ki、微分增益Kd、频率死区Ef；

S4 用在线孤网仿真仪仿真孤网负荷变化：阶跃量为机组实发功率±10%，录制主接力器行程、发电机机端电压、机组蜗壳压力和机组频率、机组发电有功信号波形；

S5 选择从录制的波形计算出来的机组频率调节稳定性和速动性指标：调节时间、超调量、超调次数比较好的一组参数作为孤网运行参数；

S6机组在这组参数下带电站厂用电和地区部分用户负荷，通过起停孤网的用电设备（如电站的抽水泵、大型风机），验证机组频率调节的稳定性。

所述的现场孤立电网仿真仪为：包括依次电连接的功率变换器、第一信号调理模块、A/D转换模块、数字滤波及信号处理计算模块、D/A转换模块、第二信号调理模块和输出接口，所述的数字滤波及信号处理计算模块还外接有显示模块、面板输入模块和通信模块，所述的功率变换器测量发电机的有功出力，输出接口的输出信号作为孤网频率输入机组调速器。

所述的频率切换装置是一种2通道无电联系的切换开关。

所述的在线孤网仿真仪，将机组向孤立负荷供电，负荷的变化引起频率的变化就会从被测量的发电机输出功率通过计算发送出来。然后这个被模拟的频率信号被送至调速器代替实际的电网频率。

试验采用在线孤网仿真仪模拟一个孤网（或一个地区）的负荷变化，经过计算送出反映孤网频率变化信号，然后这个被模拟的频率信号送到机组调速系统，调速器响应频率变化而进行负荷调节以保证孤网的频率稳定。

模拟孤立电网试验允许水轮发电机组与互联电力系统并联运行，并且允许负荷幅值以及负荷特性表达有较大的灵活性。测量发电机向系统的输出功率，而且将该信号积分，产生一个模拟的转速信号。由输出功率测量值与可调整的功率基准值间的差值（功率初始值和试验信号值之和）的积分便得到被模拟的频率。考虑到：

机组惯性（机组加速度常数Ta）；

电网负荷的惯性时间常数（负荷加速度常数Tb）；

频率变化和电压变化引起电网负荷变化的特性系数――自调节系数（en）。

这种在线仿真试验，包括了水力系统真实部件的动态影响，即引水系统，水轮机（为简便起见，它与转速的关系被水轮机自调节系数考虑进去了），非线性的调速器。

有益效果：机组孤网运行频率稳定性是大家所关注主要问题之一。由于采用上述技术方案，本发明为具备黑启动能力水电机组孤网运行调节参数优化提供了一种方法。