运维一体化仿真培训系统的研究与应用

随着虚拟现实、多媒体及网络通信等计算机技术广泛应用于电力仿真领域,仿真培训的优势和作用日益凸显。介绍了国网冀北电力有限公司管理培训中心运维一体化仿真系统的体系架构、主要功能以及在培训和教学中的应用。此系统不同于传统的变电站仿真与电网仿真系统,设计与实现着眼于"大检修"体系建设,功能与特点能够更好地满足"大检修"体系下运维一体化人员的培训需求。     

交流励磁抽水蓄能机组暂态特性仿真分析

不同于常规抽水蓄能机组,基于交流励磁电机的抽水蓄能机组可实现变速,具有提高机组工况运行效率和增强系统暂态运行稳定性的优点。本文通过建立其仿真模型,重点对其负荷扰动特性及电网侧故障的暂态特性进行仿真分析,为该机组的实际应用提供理论支撑。首先,结合交流励磁抽水蓄能机组运行特点,根据可逆水泵水轮机运行模式;分别建立了水轮机模式和水泵模式下的数学模型;结合交流励磁电机的数学模型,建立交流励磁抽水蓄能机组的联合仿真模型。其次,结合可逆水泵水轮机和交流励磁控制策略,给出了交流励磁抽水蓄能机组发电工况采用功率励磁、电动工况采用转速+功率励磁的系统控制框图。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建系统仿真模型,并对交流励磁抽水蓄能机组发电、电动工况下负荷扰动特性以及电网侧故障的暂态运行性能进行仿真分析。     

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。     

大型混流式水电机组检修流程全数字化仿真技术研究

传统的水电机组检修作业培训主要依赖于机组的现场检修,容易受时间、场地等多方面制约,培训效果无法得到有效保证。鉴于此,提出了基于全数字化技术的混流式水电机组检修流程仿真培训策略,在对机组组成零件、检修工具等全盘3D数字化的基础上,采用先进的编码技术与3D动态过程模拟技术,实现水电机组拆卸、修试、组装等检修流程的仿真模拟,并研制了混流式水电机组检修流程全数字化仿真系统,能在计算机虚拟平台上展示五强溪电厂混流式水电机组的整个检修流程。     

双馈抽水蓄能机组参与电网调频的改进虚拟惯性控制策略

为了提高双馈抽水蓄能机组参与电网调频的能力,提出一种带比例—微分(PD)环节的双馈抽水蓄能机组改进虚拟惯性控制策略。首先,基于双馈抽水蓄能机组运行特点,分别建立了可逆水泵水轮机和双馈感应电机的数学模型及双馈抽水蓄能机组控制模型。其次,根据机组虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出一种带PD环节的双馈抽水蓄能机组改进虚拟惯性控制策略,并给出了改进虚拟惯性控制相关参数的整定方法。最后,通过对含双馈抽水蓄能机组的3机系统的仿真分析,验证了所述策略可有效提升双馈抽水蓄能机组在发电、电动工况下的频率响应能力,提高了电力系统的频率稳定性。     

柔性直流输电系统的变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略

柔性直流输电是新能源并网消纳的主要输电形式。由于新能源出力波动性会导致柔性直流输电系统的直流电压波动,影响其安全稳定运行。为了有效抑制柔性直流输电系统中直流电压波动,提出变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略。首先建立了变速抽水蓄能机组、四端柔性直流电网、风电场及光伏电站的仿真模型。其次,以直流电压偏差乘以相应系数作为变速抽水蓄能机组有功功率参考值微增量,且通过低通滤波器滤去直流电压稳态分量对直流电压辅助控制的影响,提出基于直流电压辅助控制的变速抽水蓄能机组有功功率控制策略。最后,以变速抽水蓄能机组电动和发电工况为例,对变速抽水蓄能机组抑制柔性直流输电系统直流电压波动能力进行仿真,并与传统直接功率控制策略进行对比分析。仿真结果表明新能源出力波动引起的直流电压波动频率集中在10 Hz以下,且所提变速抽水蓄能机组控制策略可以有效抑制柔性直流系统直流电压波动。     

大功率变换器在可变速抽水蓄能电站中的应用

可变速抽水蓄能技术是电网运行控制中最具商业价值的储能方式。首先阐述可变速抽水蓄能技术的基本原理,建立双馈异步电机的数学模型。其次介绍双馈异步电机在定子磁链定向下的预测电流控制策略,以AC/AC变频变换器作为可变速抽水蓄能机组励磁系统,对可变速抽水蓄能机组的运行工况进行仿真研究。最后搭建基于VME总线的可变速抽水蓄能机组励磁控制系统实验平台,实验结果验证了其可行性和有效性。     

仙居抽水蓄能机组发电电动机特点

介绍了东方电机完全自主开发设计和制造的目前国内单机容量最大的仙居抽水蓄能机组发电电动机的基本参数,包括定子、转子、上下机架、推力轴承、导轴承、辅助系统等部件的主要特点与创新点,提出了下一步深化大容量抽水蓄能机组技术国产化,及形成东方电机抽水蓄能发电电动机自主知识产权技术路线的构想。     

抽水蓄能机组励磁系统运行特点分析

针对抽水蓄能机组与火电机组在运行方式上的不同,分析抽水蓄能机组在启动、停机的控制方式下励磁系统的运行特点。结合抽水蓄能机组在电网中所起的作用,介绍在电网调峰和黑启动时机组励磁系统的运行特点。     

电力市场环境下抽水蓄能机组自适应控制策略的探讨

随着电网容量的逐步扩大及电力市场化 ,电力系统负荷峰谷变换频繁且差距加大 ,系统的调峰填谷成为电力生产的重要问题 .抽水蓄能机组既有用户特点又有电源功能 ,除削峰平谷外 ,还可提供多重服务 ,是电力市场双向调节工具 ,分析了电力市场环境下抽水蓄能机组作用 ,提出了一种基于实时电价的抽水蓄能机组自适应控制策略 .     

基于增强现实技术的智能变电站设备运维仿真

为解决智能变电站运维培训效果不佳等问题,本文介绍并实现了一种基于增强现实技术的运行维护仿真系统。首先,比较了增强现实技术与虚拟现实技术的差异,并提出了基于增强现实技术在运维仿真系统中的设计架构。随后,通过数据预处理、分层模式识别以及图像形状检索等方式建立变电站内各设备场景的3D模型库;进一步介绍了三维注册跟踪技术、虚实融合技术以及人机交互等关键技术在智能变电站中的实现。最后,设计并实现了智能变电站的运维仿真平台。实际示例表明,基于增强现实技术并辅以虚拟现实场景来模拟智能变电站的操作、维护和检修,从视觉、触觉等方面为变电站运行维护人员构建了更加逼真的沉浸式虚拟训练环境、体感系统和互动模式,使仿真效果更加真实有效,且操作实用性更强。     

分布式抽水蓄能系统的市场力机理分析

随着电力市场建设的深入,抽水蓄能等主体参与现货市场或辅助服务市场已成为可能。在环保考核、清洁能源全消纳等政策驱动下,抽水蓄能机组具备了发挥市场力的空间。分析了高比例间歇能源波动、设备故障、负荷大范围波动、大型机组爬坡较慢等现代电网现实问题,明晰了分布式抽水蓄能系统产生市场力的典型情境和具体机理。基于最优潮流和概率方法,对分布式抽水蓄能系统的市场力进行量化评估。     

基于MATLAB/xPC Target的抽水蓄能机组调速实时仿真系统

利用MATLAB软件提供的Simulink,RTW,xPC Target等工具箱建立了抽水蓄能机组的实时仿真模型,并通过输入/输出接口电路将实时仿真模型与实际抽水蓄能机组调速器相连接,构成了一个半物理实时仿真系统。利用某电站抽水蓄能机组参数对该系统进行了测试验证,结果表明,该实时仿真系统建模方便、能自动生成高效仿真程序、参数调整灵活、试验曲线与原型机组试验曲线吻合度高,可作为调速器开发设计阶段的试验平台,以及试验验收阶段机组动态特性的测试系统。     

交流励磁抽水蓄能机组变下垂系数调频控制策略

针对固定下垂系数控制存在抑制频率波动的阻尼不足的问题,提出一种基于惯性环节的交流励磁抽水蓄能机组变下垂系数调频控制策略。首先,基于交流励磁抽水蓄能机组运行特点,分别建立了可逆水泵水轮机和交流励磁电机的数学模型以及交流励磁抽水蓄能机组控制模型;然后,考虑频率变化率和频率偏差值对系统频率动态调节影响,引入下垂系数-系统频率变化率(R-df/dt)函数,并通过检测电网频率变化和机组转速,获得幅值随频率变化率动态变化的下垂系数,基于此,提出一种基于惯性环节的变下垂系数调频控制策略,并给出了参数整定方法。基于MATLAB/Simulink平台,搭建含交流励磁抽水蓄能机组的电力系统3机仿真模型,并进行系统频率特性的仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效提升机组在发电、电动工况下的频率响应能力,提高了电力系统的频率稳定性。     

抽水蓄能机组双微机励磁系统的研制

本文根据抽水蓄能机组励磁系统的控制及运行特点,对抽水蓄能机组的电气起动投励、主回路选择、STD 工控机微机调节器硬件、软件设计及系统可靠性方面进行了研究与分析。为大型抽水蓄能机组励磁控制设备的国产化设计应用提供了经验。     

基于PSCAD的变速抽水蓄能机组 励磁系统仿真研究

本文研究了基于PSCAD的变速抽水蓄能机组励磁控制系统。根据变速抽水蓄能机组的工作原理,建立了发电机及其励磁控制系统的数学模型,研究了包括发电和抽水两种工况下的启动、建压、并网运行各阶段的励磁控制策略。通过PSCAD仿真平台,对所建立的变速抽水蓄能机组协调控制系统进行了仿真研究,仿真结果表明,文中提出的控制系统能够实现变速抽水蓄能机组各工况的控制且具有较好的性能。     

全功率变流变速抽蓄机组水泵入力调节特性

基于全功率变流器的变速抽水蓄能机组具有调节范围广、控制性能优等特点，是全球抽水蓄能行业研发的前沿技术，相关精细化数值模型亟待建立，水泵工况入力调节动态特性及调节指令优化亦亟待研究。本文运用MATLAB/Simulink构建了全功率变流变速抽水蓄能电站水-机-电系统耦合的过渡过程数值仿真模型，建立了基于功率反馈的机组入力调节控制策略，并通过数值仿真，揭示了全功率变流变速抽水蓄能机组的能量转换特性，对机组在水泵工况入力调节时的动态特性进行了研究。结果表明：当入力减小时，机组的入力调节速度和主要参数的超调量与功率指令变化速率呈正相关，但超过一定变化速率之后该影响逐渐降低。本文可为我国全功率变流变速抽蓄机组的未来实际投运提供技术支持。     

抽水蓄能机组带机械制动升速故障案例分析及防范措施

对一起大型抽水蓄能机组带机械制动升速典型故障案例进行分析研究,从提高机械制动控制的安全性和可靠性方面给出防范措施及建议,对大型抽水蓄能机组机械制动控制的设计、调试和运维具有一定的参考意义。     

大型抽水蓄能机组励磁系统设计

抽水蓄能电站承担调峰填谷、调频调相、事故备用和蓄洪补枯等多重任务,具有运行灵活、反应快速的特点,在智能电网的建设中发挥着重要作用。文中介绍了大型抽水蓄能机组励磁系统控制功能和各主要组成装置的设计原则,为大型抽水蓄能机组励磁系统的设计提供参考。