[发明专利]一种基于RTDS主变压器空载冲击的仿真方法

说明书

本发明涉及一种电力系统主变压器空载冲击的仿真方法，尤其是涉及一种基于RTDS主变压器空载冲击的仿真方法。包括以下步骤：建立基于RTDS变压器空载冲击仿真模型，其中发电机模型、变压器模型、π型线路以及等值模型依次相连；提出主变压器空载冲击导致的功率波动的抑制策略：采用分相合闸，保证每一相都是在理想合闸角α＝90°时合闸，所产生励磁涌流大小最小。本发明建立了基于RTDS的主变压器空载冲击仿真模型，并提出功率震荡抑制策略方法，在保证仿真模型的高效准确性的同时，又提出了有效的抑制问题的解决办法，使得主变压器空载冲击过程对于电网及电厂的影响降到最低。

技术领域

本发明涉及一种电力系统主变压器空载冲击的仿真方法，尤其是涉及一种基于RTDS主变压器空载冲击的仿真方法。

背景技术

大型电厂在空载冲击主变压器时，由于主变压器励磁绕组的饱和影响，使得高压母线易出现瞬间的低电压，在调速系统功率闭环运行方式下，相应容易导致同厂其它机组的电磁功率波动，严重情况下甚至会引起其它机组的跳闸解列而发生恶性事故。由于空载冲击主变压器是大型电厂的一项经常性的操作，如何对于主变压器空载冲击过程的机理进行仿真分析，并基于此提出有效的低电压及功率波动抑制策略，从而使得主变压器空载冲击过程对于电网及电厂的影响降到最低，是一个既有理论意义又有实际工程需要的课题。

相关研究人员对于主变压器空载冲击过程的仿真建模、机理、抑制策略进行了研究，并取得了有效成果。具体包括三类：

第一类基于录波信息的主变压器空载冲击过程分析及控制研究。该类方法通过对现场主变压器空载冲击过程进行录波，分析功率波动及励磁涌流波形，对其产生的原因进行理论分析，并提出一些相应的防范措施。该类方法虽然对主变压器空载冲击过程的录波波形进行理论分析，并提出低电压及功率波动抑制方法，但其所提出的方法还只是概念性的，并没有相应的仿真及试验验证，其有效性需要进一步论证。

第二类主变压器空载冲击过程励磁涌流的抑制研究。近年来提出了通过外部串联电阻来抑制主变压器空载冲击过程的励磁涌流，相应抑制其过低电压；该方法具有很好的励磁电流抑制作用，但需要外接电阻，从而导致其过程相应复杂。另一种方法是通过控制电压合闸角的方式来抑制励磁涌流，该方法有效，但如何进行合闸角的有效控制，也是一个需要进一步探讨的问题。

第三类基于Matlab的主变压器空载冲击过程仿真建模研究。该类方法基于Matlab仿真工具对主变压器空载冲击导致的功率波动现象进行仿真建模分析，从而找到影响其低电压及功率波动的主要影响因素。该方法从仿真建模角度而言，其建模及分析过程是有效的，但由于Matlab仿真工具若进行实时闭环仿真时，需要专门设计相应的接口，而该接口的设计相对比较复杂，因此该方法的工程推广存在一定的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计算精度高、适用性广、推广性强、灵活性大的基于RTDS主变压器空载冲击的仿真方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种基于RTDS主变压器空载冲击的仿真方法，包括以下步骤：

步骤一：建立基于RTDS变压器空载冲击仿真模型，其中发电机模型、变压器模型、π型线路以及等值模型依次相连；

步骤二：提出主变压器空载冲击导致的功率波动的抑制策略：采用分相合闸，保证每一相都是在理想合闸角α＝90°时合闸，所产生励磁涌流大小最小。

所述的步骤一中发电机模型为自定义励磁调速系统模型；变压器模型为YNd11的统一磁路模型三相变压器模型。

所述的步骤二具体为：(a)求取外部网络的自导纳传递函数，建立基于频率响应的外部网络等值模型；(b)建立基于统一磁路模型的变压器饱和模型，建模根据三相变压器的接线方式，对三个单相变压器进行连接而形成所需要的接线方式；(c)建立六阶同步发电机模型、自定义调速系统一次调频控制，执行机构油动机，以及汽轮机模型。