[发明专利]一种现场孤网仿真试验方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种应用于现场试验的孤立电网仿真试验方法，通过在线孤立电网仿真仪进行现场孤网试验，为参与黑启动的水电机组提供孤网运行时调速器参数优化方案，保证水电机组频率调节的稳定性和电力设备的安全；另外，还涉及实现上述方法的系统。 

背景技术

孤网是孤立电网的简称，一般泛指脱离大电网的小容量电网。最大单机容量小于电网总容量的8%的电网，可以称为大电网，而机网容量比大于8%的电网，统称为小网，孤立运行的小网，则称为孤网，孤网可分为以下几种情况：⑴网中有几台机组并列运行，单机与电网容量之比超过8%，称为小网；⑵网中只有一台机组供电，成为单机带负荷；⑶用负荷带厂用电，称为孤岛运行工况，是单机带负荷的一种特例。 

孤网运行最突出的特点，是由负荷控制转变为频率控制，要求机组调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。这就是通常所说的一次调频功能，运行操作人员关注的不再是负荷调整，而是调整孤网频率，使之基本维持在额定频率。这种频率的调整通过操纵机组调速系统的给定机构来完成，称为二次调频。由于孤网容量较小，其中旋转惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小，要求机组调速系统具有更高的灵敏度、更小的迟缓率和更快的动态响应。 

目前，电网中水电机组（水轮发电机组）的启动辅助设备较少，自启动能力强，机组启动快，因此它是电网失电后作为黑启动的首选电源，在无法依靠其它电网送电恢复的条件下，通过具有自启动能力的水电机组带动无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复。同时水电机组也是常用的一种机组调速系统，当水电机组启动成功后会为局部电网供电，从而形成一个孤立的小电网。如果孤网运行稳定，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，在实际操作中，电网管理部门会根据设备及线路检修安排等，有计划地进行水电机组黑启动以及孤网稳定运行试验。然而，真实孤立电网运行的现场试验，需要电网管理部门、电站、用户共同参与， 不仅耗费不少的人力物力，而且还经常由于孤立电网工业用户的原因，出现孤立电网试验条件无法满足要求的情况。 

为了解决真实孤立电网运行的现场试验中所出现的上述问题，现有采用建立数学模型的方法，具体而言，首先建立电厂引水系统、水轮机、发电机、调速器、孤立电网负荷等的数学模型，再通过仿真孤立电网的运行特性计算来判断孤网运行的稳定性。但是，真实电厂中的各电力设备与所对应的各数学模型之间在运行参数等方面具有较大差别，而且，各电力设备在运行期间还存在着不断地改进，如果数学模型未经及时修正，根据数学模型计算获得的结果与实际结果会有不小的偏差，因此，采用建立数学模型的方法无法准确评价孤网运行的稳定性，也不能替代真实孤立电网运行的现场试验。 

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种省时省力、容易实现、可满足孤立电网试验条件要求、确保水电机组频率调节的稳定性、保障各电力设备安全、可替代真实孤立电网运行现场试验的现场孤网仿真试验方法。 

本发明的第二个目的在于提供一种实现上述方法的试验系统。 

本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种现场孤网仿真试验方法，其特征在于包括以下步骤： 

⑴将水轮发电机组的主接力器行程、发电机机端输出电压及水轮发电机组的蜗壳压力分别接入水轮机调速器和机组同期测试系统，水轮发电机组的输出功率分别接入在线孤网仿真仪的有功输入端及水轮机调速器和机组同期测试系统，切换装置的第一输入端与在线孤网仿真仪的频率输出端连接，切换装置的第二输入端与水轮发电机组出口PT端子连接，切换装置的输出端分别连接现场调速器的频率输入端子、水轮机调速器和机组同期测试系统； 

⑵启动在线孤网仿真仪，设置仿真仪试验参数，启动待试验的水轮发电机组，水轮发电机组同主网并列运行，待水轮发电机组所带负荷稳定后，将现场调速器频率信号输入切换由在线孤网仿真仪频率输出信号提供； 

⑶设定现场调速器不同的PID参数； 

⑷在线孤网仿真仪仿真孤网负荷变化，当负荷变化的阶跃量为±10％时（负荷变化为水轮发电机组预定输出功率的±10％），录制水轮发电机组的输出功率、主接力器行程、发电机机端输出电压及在线孤网仿真仪频率输出信号的波形，获 得试验结果数据； 

(5)从上述步骤(4)所得的试验结果数据中选出水轮发电机组频率调节稳定性和速动性较优的一组作为孤网运行参数。