[发明专利]大型抽水蓄能电站通用仿真平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型抽水蓄能电站通用仿真平台,尤其是涉及一种基于长引水管道一管多机的大型抽水蓄能电站通用仿真平台。

背景技术

抽水蓄能电站是目前电力系统最可靠、最经济、寿命周期最长、容量最大的储能装置，对替代传统化石能源和节能减排以及改善电网运行品质都起着十分重要的作用，而抽水蓄能所具有的调峰、调频、调压、事故备用和黑启动等功能，对坚强智能电网的安全、稳定、经济运行又起着非常重要的支撑作用，对促进我国核电、风电等可再生能源的大规模发展及特高压远距离输电系统的安全稳定经济运行具有特殊意义。同时，大型抽水蓄能机组的一次调频功能对维持电网频率的稳定至关重要，特别是对于那些快速调节机组所占比重较小的电网尤为关键，它们可以在电网突发大负荷变化时快速地提供功率支援，提高电力系统的可靠性和稳定性；对短时间负荷波动的调节可以减少二次调频的动作，优化系统调度、稳定电网频率。

因此，建立调节系统的仿真模型模拟运行工况，并通过相关参数的辨识确定一次调频时调速器稳定运行参数，对改善机组一次调频性能和确保电网稳定至关重要。

在建模方面，之前的研究大多相对独立地针对水力系统、机械系统或电气系统；或者站在水力系统的角度，简化电磁系统模型，建立相应的水力系统模型，重点分析水力系统的动态过程；或者站在电磁系统的角度，简化水力系统模型，建立相应的电磁系统模型，用于电磁系统的动态过程分析。这些研究都取得了较大的进展，理论也已经趋于完善。沈祖诒在1989年建立了水电机组调节系统数学模型，分析了水轮机力矩对长输电线路上产生的机电低频振荡的阻尼作用，提出了并网运行的调速器参数整定法。陈舟、陈寿孙等学者通过比较水力系统的弹性水击模型、刚性水击模型和简化模型，分析研究了水力系统对电力系统低频振荡、暂态稳定性的影响时发现简化模型过于简单，使得计算结果正确性不能得到保证，不能如实反映情况；明确弹性水击模型比较符合实际情况，刚性水击模型与弹性水击模型相比，计算结果普遍较为保守，但在引水道不太长，Tr较小时，两者比较接近，这与学者一贯研究水力—机械过渡过程时的观点一致。潘学萍和鞠平等教授以单机带无穷小电网为例，也进行了水力系统对电力系统低频振荡影响的研究，发现水力系统参数Tr和Tw对系统振荡的影响较大，调速器参数KP、KI、KD对系统振荡的影响较小。程远楚对水电站中水力、机械与电气系统的相互作用机理进行了初步分析，包括电磁过渡过程对调速器过程的影响，水力系统对电气系统暂态过程的影响，水轮机转速控制对电气系统暂态稳定性的影响，以及励磁调节参数对电力系统暂态稳定性的影响。其研究认为：①水轮机和引水系统的水锤效应对电力系统的暂态与动态稳定会带来较为明显的负面影响。②励磁调节作用和发电机的电磁过程对水轮机调速器的负荷扰动特性的不利影响较为明显。在机组调节特性方面，卢勇等指出，广蓄电站采取一洞四机的布置方式，机组负荷调整、开停机对相邻运行机组影响明显。在试验中由于相邻机组运行导致试验机组数据变化较大，建议考虑优化调节参数降低影响。胡静等通过对不同类型抽水蓄能机组进行大量一次调频试验，对其一次调频功能和性能进行了充分的验证,并提出如何将非线性PID等先进控制策略实际应用于抽水蓄能调速器控制中，进一步提高一次调频调节品质，是值得深入研究的课题。

而在仿真平台研究方面，之前的研究往往没有或极少考虑通用性方面的问题，所搭建的平台通常是只针对某一特定电站或某一特定机组，导致了同一类型工作的重复性；且在以往的抽水蓄能电站建模仿真过程中，仿真平台往往难以实时并任意查看各曲线的整体变化响应情况，即在模型可视化和各曲线相互比较等方面存在一定的不足和较大的提升空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于长引水管道一管多机的大型抽水蓄能电站通用仿真平台，本发明充分考虑通用性，且可实时并任意查看各曲线的整体变化响应情况。

解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种大型抽水蓄能电站通用仿真平台，其特征是：在Matlab/Simulink环境下建立水力—机械—电气系统数学模型，其为：依次连接的上游水库J1、上游水库至调压井管段L1、上游调压室J2、上调压井至岔管管段L2、岔管前阀门J3、第一钢混卜形岔管L3、第一卜形管道连接处J4；

第一卜形管道连接处J4之后分为两支路：