基于调速器通信的抽水蓄能机组仿真测试系统的设计与实现

建立了抽水蓄能机组的实时仿真模型,通过调速器电气调节器通信与调速器组成混合仿真系统。其中采用影响因子可变智能仿真方法,能更准确地仿真不同工况下抽水蓄能机组的特性。该测试系统参数调整灵活、与调速器连接方便,可作为应用于抽水蓄能机组或一般机组的水轮机调速器的开发设计及实时测试仿真试验平台。     

基于PCC的抽水蓄能机组仿真测试系统

采用可编程计算机控制器PCC（Programmable Computer Controller）作为硬件平台，通过建立抽水蓄能机组的数学模型。利用C语言编程。研发了基于PCC的抽水蓄能机组仿真测试系统。该系统由B＆R2003系统、PP120系统、PC机及其对应软件组成，实现水轮机调节对象实时仿真、现场测试及数据分析处理。结合抽水蓄能机组微机调速器。采用某电站真实参数，进行了测试验证。结果表明．该系统有效地提高了数据采集和传输的实时性和可靠性，为抽水蓄能机组调节系统进行迅速、准确的调整提供了便捷的方法。     

抽水蓄能机组调速系统非线性预测控制方法研究

调速系统是抽水蓄能机组频率及出力控制的主要部件,其控制性能及控制品质对于工况变化频繁,在电网中担任削峰填谷任务的抽水蓄能机组尤为重要。本文针对传统抽蓄机组的PID控制器中控制参数受工况影响大,控制器缺乏状态预测能力等缺点,提出一种适用于抽蓄机组调速系统不同工况的快速非线性预测控制方法。该方法应用抽蓄机组全特性曲线作为水泵水轮机模型,考虑压力引水管道的水击现象,利用模糊PID控制与预测控制的滚动状态预测原理计算得到调速器控制信号,使得调速器在根据运行工况精确控制机组频率与出力的同时,保证了控制计算的实时性。通过以某抽水蓄能电站实际资料进行抽水蓄能机组发电方向开机和负荷调节动态过程仿真,结果表明该预测控制方法较传统控制方式效果优越。     

利用抽水蓄能黑启动大型火电机组辅机的频率估计

针对抽水蓄能机组远方起动大型火力发电机组辅机的过程,提出一种系统频率估计的解析方法。根据调速器软反馈放大倍数远大于硬反馈放大倍数的特点,对抽水蓄能机组的传递函数进行化简。利用经验公式从感应电动机铭牌参数中获取计算参数。通过对抽水蓄能机组和火电机组辅机组成的小系统模型进行拉氏反变换得到系统频率的解析表达式。算法具有所需参数少、计算速度快的特点。以山东电网实际黑启动预案为例,与PSCAD/EMTDC仿真结果的对比表明,算法计算速度显著提高,系统最低频率偏差小。     

抽水蓄能机组孤网运行稳定特性分析

由于抽水蓄能机组抽水调相转为抽水工况,后加负荷速度不可控,启停过程中负荷跃变剧烈,孤网期间容易影响电网频率稳定.为着力解决长期以来困扰海南电网"大机小网"下的频率稳定问题以及排查可能存在的安全稳定威胁,文章依据抽水蓄能机组同步机、水轮机及其调速器的数学模型,构建了水轮机调速器环节与同步机转子运动环节的动态反馈线性化模型.通过BPA仿真计算,研究了水轮机调速器动态对抽水蓄能机组的频率稳定性的影响.通过计算海南电网频率稳定性与机组功角稳定性,确定了抽水蓄能机组单机最大容量.该研究为未来海南电网稳定运行、抽水蓄能机组孤网运行提供了可靠的借鉴.     

大型变速抽水蓄能机组调速系统RTDS仿真及试验研究

可变速抽水蓄能机组对改善电网运行的稳定性和灵活性有着非常重要的作用，已逐渐获得重视。国内的研究主要集中在理论方面，对装置及RTDS试验方面的研究很少。本文通过研制的可变速机组调速器设备，联合励磁、协调控制单元、监控系统设备，在RTDS系统上建立了水泵水轮机、液压执行机构、发电电动机、电力网络等模型，搭建了混合仿真试验平台，给出了变速机组调速器的调节模式和原理框图，研究了变速抽水蓄能机组在发电及抽水工况下，调速器开度模式、功率模式、转速模式下的功率调节和入力调节试验，分析了试验波形并给出了试验结论，为下一步变速机组国产化工程应用提供了可靠借鉴。     

水泵水轮机不同工况点的稳定性分析

为研究水泵水轮机特性曲线与抽水蓄能机组运行稳定性的关系,本文建立了调速器、引水系统、水轮机、发电机的传递函数,并在此基础上运用经典控制理论进行分析,找出了决定抽水蓄能机组稳定性的综合参数。选取了国内19套实际运行机组的特性曲线,利用多项式拟合的数学方法,拟合了单位流量、单位力矩随开度、单位转速的变化规律表达式;通过拟合的表达式,计算了水轮机的六个传递系数,继而求出了综合参数在工作区内的变化规律,得出了不同水头下,机组特性对系统稳定性的影响,并将求得的传递系数值代入数值仿真计算,验证了结论的正确性。     

全功率变速抽水蓄能机组快速功率模式小信号建模

小信号建模是全功率变速抽水蓄能机组(FSC-VSPSU)稳定性量化分析与多控制器参数优化的基础。由于变流器响应时间尺度为毫秒级、水轮机系统响应尺度为秒级,因此,采用快速功率模式的抽水蓄能机组在发电状态下的稳定特性在很大程度上受制于水轮机特性。针对常用经典水轮机模型不能准确反映抽水蓄能机组运行特性的问题,提出了计及初始运行工况的改进水轮机小信号模型。该模型可反映水轮机初始运行负荷和水头对稳定特性的影响,且模型参数易于获取。结合发电机、励磁系统、调速系统以及变流器模型,构建了FSC-VSPSU在发电状态下的小信号模型和电磁暂态仿真模型。采用特征值分析方法研究了抽水蓄能机组小信号稳定特性,仿真结果表明抽水蓄能机组存在超低频振荡风险。同时,提取了关键影响因素,进一步给出了调速系统参数整定原则。     

考虑抽水蓄能机组的机组组合模型及求解

在传统机组组合模型的基础上,建立了抽水蓄能机组模型。结合混合整数规划原理,根据抽水蓄能机组的运行特性,建立了其各工作状态的虚拟机模型及工作状态转换模型。利用IEEERTS 96系统对该模型进行测试。测试结果表明,该模型易于与传统机组组合模型结合并能有效解决抽水蓄能机组工作状态转移及出力分配问题。     

水轮机调节系统实时仿真测试系统研究

本文提出了基于MATLAB/RTW环境下构建水轮机调节系统实时仿真系统的方法。以研华工业PC机及I/O板卡为硬件构造出水轮发电机组实时仿真模型,并与YWT-PMC微机调节器构成半物理仿真系统,应用该系统对水轮发电机组进行了开停机过程、空载扰动、负载扰动及甩负荷试验等。该实时仿真系统建模方便、自动生成高效仿真程序、调整参数灵活,试验曲线与原型机试验吻合度高。可作为水轮机调速器研究开发阶段的实验平台,以及试验验收阶段动态特性测试系统。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算

扩展卡尔曼滤波法(EKF)被认为是一种精度较高的电动汽车动力电池荷电状态(SOC)估算法,但是观测方程误差会对SOC估算结果带来影响。对EKF滤波过程进行改进,根据观测方程的误差对原EKF滤波过程增设动态卡尔曼增益修正系数,提出基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算法。仿真结果表明EKF法可以有效克服SOC初始值不准确所造成的估算误差,动态卡尔曼增益修正系数可以进一步减小由于观测方程误差造成的SOC估算误差,使估算误差保持在5%之内。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products