[发明专利]一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法

权利要求书

1.一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：根据黑启动方案搭建单电源带动多种辅机的黑启动多源小系统模型，包括单电源模型、若干空充母线模型、辅机模型；所述单电源模型、若干空充母线模型、辅机模型依次连接，其中辅机模型包括锅炉给水泵、凝结水泵、送风机、引风机、磨煤机的电磁暂态模型；

S2：制定单电源对黑启动多源小系统模型进行分段启动的仿真方案，在各空充母线模型和辅机模型中加入时控元件，分别设置时控元件的开断时刻，用于模拟黑启动多源小系统模型中各元件的启动顺序；

S3：对建立的单电源带动多种辅机的黑启动多源小系统模型进行电磁暂态仿真计算，根据仿真输出的黑启动电源的发电机的机端电压、定子电流是否超过额定值，判断仿真方案中的发电机组是否会产生自励磁；

根据仿真输出各空充母线电压是否超标，判断仿真方案中的各段空载线路是否会产生过电压；

根据辅机的极端电压及系统频率判断仿真方案中的黑启动多源小系统模型是否会发生低频振荡。

2.根据权利要求1所述的一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法，其特征在于：所述凝结水泵的建模过程如下：

由电动机微分方程可得式(1)：

式中，K_a为电动机传递系数，T_m为电动机时间常数，u(t)为t时刻电动机端电压，为t时刻电动机转子的转速；

对上式进行拉普拉斯变换得到传递函数并考虑电动机到水泵间的齿轮传递，得到传递函数如式(2)：

式中，Ω(s)为拉普拉斯变换后发电机转子转速，U(s)为拉普拉斯变换后发电机端电压，i为齿轮传动比；由于Q(s)H＝ηΩ(s),故传递函数也可以写为式(3)：

式中，Q(s)为拉普拉斯变换后的凝结水泵出口流量，η为水泵传递系数。

3.根据权利要求1所述的一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法，其特征在于：所述锅炉给水泵的建模过程如下：

锅炉给水泵的功率与扬程存在如式(4)所示关系：

式中，ΔP为给水泵功率变化量，H为给水泵的扬程，ρ为水的密度，g为重力加速度，由于ΔP＝ΔwM_f，故经拉普拉斯变换可得到式(5)：

式中，M_f为电动机阻力矩，K_f为阻力矩比例系数，Δw为转速变化量；在额定转速情况下，泵的扬程和流量的关系可用式(6)进行拟合：

H＝α+βQ+γQ²； (6)

式中，Q为锅炉给水泵流量，α、β、γ为常系数，由实际的泵特性决定；

进行线性化处理后可得式(7)：

式中，K_ei为分段线性化后第i段的流量扬程比例系数，不同的段其K_ei值不同。

4.根据权利要求1所述的一种考虑单电源带动多种辅机的黑启动建模方法，其特征在于：所述送风机、引风机的建模过程如下：

所述送风机、引风机通过改变入口挡板开度调节送风、引风流量，故传递函数为式(4)：

式中，λ为送风机或引风机效率，K_a为电动机传递系数，T_m为电动机时间常数，i为齿轮传动比，Q(s)为拉普拉斯变换后的凝结水泵出口流量，U(s)为拉普拉斯变换后发电机端电压。