一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法技术

本发明专利技术涉及电力系统黑启动建模与仿真技术，具体涉及一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法，输入基础数据、公用参数数据；进行数据检查和潮流校验；方案定义和方案执行；判断结果是否稳定；判断是否执行完毕；完成仿真，方案定型并记录。该方法对黑启动建模所需基础数据以母线优先的方式进行有效组织，并对数据检查和潮流校验提出确切的步骤和方法，进而对拟定的文本方式的黑启动方案进行程序仿真，并且可以灵活调整仿真程序的执行步骤，发现现行标准下的方案的问题，提出针对性的调整优化方案。能够对方案的稳定控制提出确切的调试手段，保持系统的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法
本专利技术属于电力系统黑启动建模与仿真
，尤其涉及一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法。
技术介绍
“黑启动”是指电网由于故障而崩溃停运后或者机组即将进行首次投运时，系统全部停电或未送电，处于全“黑”状态。通过自身能力恢复机组厂用电源供应，并保证主电源机组顺利启动，最终实现整个系统的恢复和供电。黑启动成功的关键就是本侧电源点的启动。它几乎牵涉到了发电系统中的所有问题，乃至电力系统各个环节。它是20世纪80年代由美国学者首次提出，经过20多年探索，尤其是大电网下，通过既定的实际试验线路进行黑启动试验，通过不断尝试，已经形成了一套十分有效的黑启动流程方案，广泛应用于各大电厂，并成为电厂安全能力考核的重要内容。近年来，黑启动的研究，开始逐步转移到孤立电网以及含分布式能源的微电网。但对孤立电网的黑启动研究多基于理论研究的层面，重点研究多种黑启动电源之间的协调、黑启动过程的稳定性控制，稳定控制中一般包含系统电压、频率稳定问题，包括黑启动送电过程的发电机自励磁、线路过电压问题以及黑启动过程厂用电辅机的启动电流冲击引发的频率、电压问题，并配合了对应环节的仿真论证分析。然而对于孤立电网全环节的仿真试验目前仍处于空白，还未有针对孤立电网黑启动全过程的仿真验证与控制方案，孤立电网比较大电网而言，系统规模小，抗扰动能力弱，黑启动每个细分步骤都有可能出现问题，保险起见，应当进行全环节仿真校验，确保每个步骤都能够满足稳定性要求。对于孤立电网的工程试验也是基于大规模互联电网的既定方案加以修改，不确定性因素较多，无法得到充分校验。综上所述，目前，对于孤立电网而言的黑启动研究与试验仍存在以下问题：(1)建模所需数据及其作用未能明确，缺乏条理性、规范性。(2)停留在理论研究的层面较多，一般为了研究黑启动过程当中某个具体的问题，即对黑启动送电过程的发电机自励磁、线路过电压问题以及黑启动过程厂用电辅机的启动电流冲击引发的频率、电压问题，模型简化较多。(3)对黑启动某个环节单独建模，全过程仿真仍属于空白，无法对实际试验方案校验提供支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法，包括以下步骤：步骤1、输入孤立电网黑启动方案的基础数据和公用参数数据，包括母线数据、发电机数据、负荷数据、线路数据、变压器数据，并采用母线优先的模型搭建方法；步骤2、进行数据检查、潮流校验，若未通过数据检查或者潮流校验不收敛，则返回步骤1；若通过潮流校验则进入步骤3；步骤3、方案定义和方案执行，将文本描述的方案输入到仿真模型，转变成可执行的命令或者操作作业，若不稳定，进入步骤4(1)；若稳定，进入步骤5；步骤4、(1)微调柴油机和辅机投入的顺序；有柴油机投入时先投入柴油机，异步电动机从大到小，从全压启动的辅机再到变频启动的辅机，或暂时退出公用负荷；若结果不稳定则进入步骤4(2)；若结果稳定则进入步骤5；(2)根据不稳定的的原因进行电压或者频率校验，调整发电机调压器和调速器参数，再返回步骤1重新执行；步骤5、判断全部分步方案是否执行完毕；若全部分步方案已执行完毕，则进行步骤6；若全部分步方案未执行完毕，则返回到步骤3，完成下一步方案的定义和执行；步骤6、完成仿真全过程，方案定型和记录。本专利技术的有益效果：(1)建模更加有条理、采用了母线优先的模型搭建方法，数据有效性得以体现(2)还原实际现场运行工况，模型基本上1:1还原现场。(3)对整个黑启动系统进行建模，涉及黑启动全过程、全环节，考虑因素更加全面、细致，由于整个系统已经构建，因此能够对黑启动各种可能存在的问题进行模拟。附图说明图1为本专利技术一个实施例孤立电网黑启动流程建模与仿真方法流程图；图2为本专利技术一个实施例黑启动建模数据库内容示意图；图3为本专利技术一个实施例励磁控制器传递函数；图4为本专利技术一个实施例调速器控制器传递函数。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。本实施例一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤①输入一个孤立电网实际黑启动方案的基础数据和参数数据，包括母线、发电机数据、负荷数据、线路数据、变压器数据，并采用母线优先的模型搭建方法，完成后进入步骤②；步骤②进行数据检查并校验潮流，若数据检查不通过或者潮流校验不收敛，则返回步骤①；若通过校验，进入步骤③；步骤③方案定义和方案执行，对文本描述的方案输入到仿真模型，转变成可执行的命令或者操作作业，若不稳定，进入步骤④；若结果稳定，进入步骤5；步骤④若步骤③结果不稳定，在步骤④中，应首先进入步骤④-(1)：(1)调整方案。具体做法是微调柴油机和辅机投入的顺序，原则是有柴油机投入时先投入柴油机，异步电动机从大到小，从全压启动的辅机再到变频启动的辅机，并且必要时可暂时退出公用负荷，为柴油机预留足够的备用容量。若结果稳定则进入步骤⑤，若不稳定则进入步骤④-2：(2)若步骤④-(1)执行完仍然不稳定时，需要根据不稳定的的原因进行电压或者频率校验，调整发电机调压器和调速器参数，再返回步骤①重新执行。因为要保证所有方案步骤采用同一控制器参数，在修改控制器参数以后，所有方案必须重新执行。步骤⑤判断是否全部分步方案已执行完毕，若否，则进行下一步方案，回到步骤③，完成下一步方案的定义和执行。若完毕，则进行步骤⑥步骤⑥仿真全过程执行完毕，方案定型和记录。具体实施时，1、数据输入和模型构建数据分类，根据孤立电网所含的设备及元件，尤其注重柴油机控制器和负荷模型。将所需要构建的模型数据如图2所示，对建模各部分数据的说明和分析如下：A.母线数据母线优先原则是指将所有建模过程涉及到的母线确定下来之后，其他元件都直接或间接与母线相连接，对此将母线数据先行确定，将使接下来的建模工作更有条理。另外，需要输入母线电压上下限，根据厂用电电能质量要求，交流母线电压波动范围在标称电压的95％～105％之间。B.发电机数据实例中发电机数据主要是黑启动源和被启动电源，假定孤立电网中黑启动源为柴油机，柴油机是黑启动中常用的黑启动源，被启动电源为火电机组。发电机数据包括同步机参数、调压器参数、调速器参数，其中：a.同步机参数主要是指发电机的内部特性参数，必需的参数包括发电机d轴同步电抗Xd、暂态电抗X′d、次暂态电抗X″d，q轴同步电抗Xq、暂态电抗X′q、次暂态电抗X″q，发电机负序电抗X2，发电机转子惯性时间常数Tj，其中Tj＝2H，H为发电机惯性常数。b.调压器参数调压器参数是根据发电机励磁系统及其调节器的传递函数，如图3所示，选定常规的励磁控制模型。其中包括量测环节放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法，其特征是，包括以下步骤：/n步骤1、输入孤立电网黑启动方案的基础数据和公用参数数据，包括母线数据、发电机数据、负荷数据、线路数据、变压器数据，并采用母线优先的模型搭建方法；/n步骤2、进行数据检查、潮流校验，若未通过数据检查或者潮流校验不收敛，则返回步骤1；若通过潮流校验则进入步骤3；/n步骤3、方案定义和方案执行，将文本描述的方案输入到仿真模型，转变成可执行的命令或者操作作业，若不稳定，进入步骤4(1)；若稳定，进入步骤5；/n步骤4、(1)微调柴油机和辅机投入的顺序；有柴油机投入时先投入柴油机，异步电动机从大到小，从全压启动的辅机再到变频启动的辅机，或暂时退出公用负荷；若结果不稳定则进入步骤4(2)；若结果稳定则进入步骤5；/n(2)根据不稳定的的原因进行电压或者频率校验，调整发电机调压器和调速器参数，再返回步骤1重新执行；/n步骤5、判断全部分步方案是否执行完毕；若全部分步方案已执行完毕，则进行步骤6；若全部分步方案未执行完毕，则返回到步骤3，完成下一步方案的定义和执行；/n步骤6、完成仿真全过程，方案定型和记录。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于孤立电网的黑启动流程建模与仿真模拟方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1、输入孤立电网黑启动方案的基础数据和公用参数数据，包括母线数据、发电机数据、负荷数据、线路数据、变压器数据，并采用母线优先的模型搭建方法；
步骤2、进行数据检查、潮流校验，若未通过数据检查或者潮流校验不收敛，则返回步骤1；若通过潮流校验则进入步骤3；
步骤3、方案定义和方案执行，将文本描述的方案输入到仿真模型，转变成可执行的命令或者操作作业，若不稳定，进入步骤4(1)；若稳定，进入步骤5；
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠中，徐箭，蔡威，廖思阳，苏冶，陆裕富，王小龙，谢博宇，余振义，尹海彪，冯泽嵩，王子龙，柯广，柯焰明，张亚伟，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42