一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统及方法技术方案

本申请公开了一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统及方法。其中，系统包括：无穷大物理模拟单元、输电线路物理模拟单元、开关物理模拟单元、母线物理模拟单元、变压器物理模拟单元、变速抽蓄机组物理模拟单元、变速抽蓄机组物理模拟单元内部的故障物理模拟单元，其中变速抽蓄机组物理模拟单元经变压器物理模拟单元通过开关物理模拟单元接入母线物理模拟单元，母线物理模拟单元另一侧通过开关物理模拟单元接无穷大物理模拟单元和输电线路物理模拟单元。路物理模拟单元。路物理模拟单元。

【技术实现步骤摘要】
一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统及方法


[0001]本申请涉及电力系统物理动态模拟及试验
，特别是涉及一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统及方法。

技术介绍

[0002]可变速抽水蓄能机组调节范围宽、响应快、运行灵活，具有良好的稳定性和变速恒频发电能力，适应更宽广的水头变幅，兼顾水轮机工况和水泵工况的最优效率，对改善高比例新能源电力系统的频率稳定和动态有功调节能力具有重要意义。我国在可变速抽水蓄能机组保护技术上还处于起步阶段，尚无国产化工程应用，由于其结构不同于常规抽蓄机组，在其应用特性、故障机理及模拟测试方面的研究相对缺乏，迫切需要对变速抽蓄机组自身特性及保护适应性开展研究。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中的不足，本公开提供了一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统及方法。
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统，包括：无穷大物理模拟单元、输电线路物理模拟单元、开关物理模拟单元、母线物理模拟单元、变压器物理模拟单元、变速抽蓄机组物理模拟单元、变速抽蓄机组物理模拟单元内部的故障物理模拟单元，其中
[0005]变速抽蓄机组物理模拟单元经变压器物理模拟单元通过开关物理模拟单元接入母线物理模拟单元，母线物理模拟单元另一侧通过开关物理模拟单元接无穷大物理模拟单元和输电线路物理模拟单元。
[0006]可选地，变速抽蓄机组物理模拟单元包括模拟水泵/水轮机的永磁同步电动/发电机、模拟变速抽蓄发电/电动机的交流励磁发电电动机、控制永磁同步电动/发电机的全功率变流器、控制交流励磁发电电动机的双馈变流器、配套的变速抽蓄机组模拟控制器以及交流励磁控制器。
[0007]可选地，内部故障物理模拟单元包括故障位置开关、故障开关和选相开关，用于模拟变速抽蓄机组定子和转子侧的匝对地和匝间内部故障。
[0008]可选地，变压器物理模拟单元包括具备内部故障模拟能力的升压变压器。
[0009]可选地，母线物理模拟单元包括母线在不同电压等级下的接线方式以及系统内其他物理模拟单元的一次接线。
[0010]可选地，无穷大物理模拟单元包括开关柜通过电力变压器直接与电力系统相连。
[0011]可选地，输电线路物理模拟单元包括可调整的电阻、电抗以及电容单元。
[0012]可选地，变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统还包括：录波器单元，用于记录电压/电流互感器物理模拟单元二次侧输出的电压电流波形，其中录波器单元包括故障录波器。
[0013]可选地，变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统还包括：开关物理模拟单元包括断路器及断路器控制系统，用于将开关位置信息输出至录波器单元。
[0014]可选地，还包括：控制台，用于调阅录波器单元中的录波文件，并进行波形和故障分析，其中控制台包括变速抽蓄机组物理模拟单元、开关物理模拟单元、故障模拟单元的控制系统上位机以及录波器单元的配置监控系统上位机。
[0015]根据本申请的另一个方面，提供了一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验方法，包括：
[0016]根据原型电力系统、原型变速抽蓄机组以及原型电力系统、原型变速抽蓄机组之间的二次接线结构，确定变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统；
[0017]根据原型电力系统以及原型变速抽蓄机组的短路容量以及电压等级，确定动态模拟试验系统的容量、电压的模拟比，并根据模拟比确定动态模拟试验系统的个物理模拟单元的电气参数；
[0018]根据故障模拟方案，确定变速抽蓄机组内部故障位置以及故障点数量，并根据故障位置以及故障点数量在变速抽蓄机组物理模拟单元内接入故障物理模拟单元；
[0019]在不同运行工况以及故障条件下，对动态模拟试验系统进行变速抽蓄机组动态模拟试验，并通过录波器单元记录各试验的波形文件；
[0020]根据波形文件对变速抽蓄机组物理模拟单元进行试验分析。
[0021]从而，本专利技术提供了一种变速抽蓄机组内部故障动态模拟试验系统及方法，动态模拟试验作为对电力系统新型控制保护设备进行试验验证的必备手段，可对变速抽蓄机组进行有效模拟。通过在实验室建立变速抽蓄机组动态模拟试验系统，设计变速抽蓄动态模拟试验方法，建立变速抽蓄机组控制及保护装置的试验验证平台。可针对各种运行工况和故障情况，准确模拟变速抽蓄机组的暂稳态特性，深入掌握其运行特性及故障机理，同时可为变速抽蓄机组保护适应性验证提供试验环境，对于变速抽蓄机组自身特性研究及保护原理验证具有十分重要的意义。
[0022]根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0023]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0024]图1是根据本申请实施例第一个方面所述的变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统的流程示意图；
[0025]图2是根据本申请实施例第一个方面所述的变速抽蓄机组动态模拟试验系统结构示意图；
[0026]图3是根据本申请实施例第一个方面所述的变速抽蓄机组内部故障模拟示意图；
[0027]图4是根据本申请实施例第一个方面所述的变速抽蓄机组动模系统一次接线图；
[0028]图5a和图5b是根据本申请实施例第一个方面所述的绕线转子发电电动机定子、转子绕组示意图；
[0029]图6是根据本申请实施例第二个方面所述的变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验方法的流程示意图。
具体实施方式
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
[0031]为了使本
的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
[0032]需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变速抽蓄机组内部故障的动态模拟试验系统，其特征在于，包括：无穷大物理模拟单元、输电线路物理模拟单元、开关物理模拟单元、母线物理模拟单元、变压器物理模拟单元、变速抽蓄机组物理模拟单元、所述变速抽蓄机组物理模拟单元内部的故障物理模拟单元，其中所述变速抽蓄机组物理模拟单元经所述变压器物理模拟单元通过所述开关物理模拟单元接入所述母线物理模拟单元，所述母线物理模拟单元另一侧通过所述开关物理模拟单元接所述无穷大物理模拟单元和所述输电线路物理模拟单元。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变速抽蓄机组物理模拟单元包括模拟水泵/水轮机的永磁同步电动/发电机、模拟变速抽蓄发电/电动机的交流励磁发电电动机、控制所述永磁同步电动/发电机的全功率变流器、控制所述交流励磁发电电动机的双馈变流器、配套的变速抽蓄机组模拟控制器以及交流励磁控制器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述内部故障物理模拟单元包括故障位置开关、故障开关和选相开关，用于模拟变速抽蓄机组定子和转子侧的匝对地和匝间内部故障。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变压器物理模拟单元包括具备内部故障模拟能力的升压变压器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述母线物理模拟单元包括母线在不同电压等级下的接线方式以及系统内其他物理模拟单元的一次接线。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无穷大物理模拟单元包括开关柜通过电力变压器直接与电力系统相连。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输电线路物理模拟单元包括可调整的电阻、电抗以及电容单元。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，变速抽蓄机组内部故障的动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤俊，董明会，詹荣荣，詹智华，刘龙浩，孟江雯，金龙，刘苗，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：