【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于过渡过程试验领域，特别是涉及一种基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台。
技术介绍
1、随着小水电的发展，泵作透平(pump as turbine)pat的应用越来越广泛。许多农村、山区、海岛等地电网设备经常被大风、大雨等一些自然灾害损坏，但是由于地处偏远地区，地形复杂，维修难度大，抢修往往需要很长时间。甚至有一些偏远地区，电网很难覆盖，只能利用一些现成的资源进行自发电，比如太阳能、风能、沼气发电。因此，应该因地制宜的构建以新能源(风电、太阳能等)为主体的新型电力系统。但是风电、太阳能等是典型的优质能源劣质电。在发电时存在波动性、间歇性和不稳定性，因此需要一种储能设备将劣质电转换为可用电。
2、pat主要承担小型电力系统中调频调相，快速响应电力系统的作用。因此pat系统需要快速判断并对需求工况做出响应。在此过程中，需要pat从一种稳定工况向另一种稳定工况过渡，即pat将处于性能急剧变换的不稳定的过渡过程中。之前大多采用经验主义判断并调节过渡过程，响应速度慢，安全隐患大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，包括：
3、pat物理模型，pat服务系统，pat虚拟系统和pat孪生数据系统；
4、所述pat物理模型，用于控制泵作透平过渡过程，并采集泵作透平过渡过程的数据
5、所述pat孪生数据系统，用于将所述泵作透平过渡过程的数据进行处理，获得测量数据库；
6、所述pat虚拟系统，用于基于所述测量数据库对泵作透平过渡过程进行数值模拟，获得pat虚拟系统数值模拟得出的值；
7、所述pat服务系统，用于对所述pat虚拟系统数值模拟得出的值进行处理，获得最优运行策略并反馈至所述pat物理模型，同时更新所述测量数据库，直至达到目标工况。
8、优选的，所述pat物理模型包括：pat模块，增压泵模块，控制系统模块，采集模块；
9、所述pat模块包括下水位罐、静压传感器、电磁阀、流量计、上水位罐、变频电机；
10、所述增压泵模块包括下水位罐、电磁阀、增压泵、静压传感器，上水位罐；
11、控制系统模块包括变频器、能量回馈单元、电气柜；
12、采集模块包括静压传感器，动压传感器，转速转矩传感器，上位机，采集卡，转速转矩传感器。
13、优选的，所述上水位罐布置于可调高度支架上，并且设置有溢流孔，用于与所述水位罐配合，保持液体高度差不变；
14、所述增压泵用于将所述下水位罐中的水提到所述上水位罐中，使所述上水位罐中的水位保持在溢流水位；
15、所述流量计安装在距离上水位罐10倍管径处，用于保证测量流量的准确性。
16、优选的，所述pat孪生数据系统还用于将流量，出口压力，进口压力，阀门开度数据作为一组状态增加到数据库中，同时将所述采集卡采集得到的流量、压力、扭矩值进行处理后，传递给所述pat服务系统。
17、优选的，所述pat孪生虚拟系统包括数值模拟模块和动态显示模块；
18、所述数值模拟模块用于通过边界条件计算方法，边界条件调整方法，数值模拟方法和结果预处理方法对所述测量数据库进行模拟；
19、所述动态显示模块用于显示试验台孪生系统界面和实时数据动态变化界面。
20、优选的，所述pat服务系统包括：机器学习模块、最优策略选取模块和判断模块；
21、所述机器学习模块用于通过机器学习确定流量，出口压力，进口压力，阀门开度之间的关系，构建神经网络模型；
22、所述最优策略选取模块用于通过所述神经网络模型寻找对应策略，获取最优运行策略；
23、所述判断模块用于判断阀门开度与调节时间的匹配关系，计算该最优策略的响应时间，判断策略选择的合理性。
24、优选的，所述最优策略选取模块的策略优选方式的表达式为：
25、ymin＝(阀门1开度’-阀门1开度)2+(阀门2开度’-阀门2开度)2；
26、其中阀门1开度’为阀门1目标开度，阀门1开度为阀门1当前开度；阀门2开度’为阀门2目标开度，阀门2开度为阀门2当前开度，ymin为优评价指标。
27、优选的，所述pat服务系统还用于对数值模拟的过渡过程中产生的压力脉动值进行评估，确定压力脉动的幅值在安全范围内，并且保证压力脉动的频率与机组的共振频率不一致后，将新的阀门开度传递至所述pat物理模型。
28、本专利技术的技术效果为：
29、本专利技术的目的在于搭建一套基于数字孪生能适用于泵作透平过渡过程的试验系统，通过试验研究的方法，寻找过渡过程中的的最优策略，快速响应小型电力系统，保障电力系统的稳定性和经济性。其次本专利技术对极端过渡过程：泵工况断电过渡过程进行了试验设计，对危险工况后果进行预测，保障pat在实际运行中的安全性。
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1.一种基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，包括：PAT物理模型，PAT服务系统，PAT孪生虚拟系统和PAT孪生数据系统；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述PAT物理模型包括：PAT模块，增压泵模块，控制系统模块，采集模块；
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述上水位罐布置于可调高度支架上，并且设置有溢流孔，用于与所述水位罐配合，保持液体高度差不变；
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述PAT
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述PAT孪生虚拟系统包括数值模拟模块和动态显示模块；
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述PAT服务系统包括：机器学习模块、最优策略选取模块和判断模块；
7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述最优策略选取模块
8.根据权利要求6所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述PAT服务系统还用于对数值模拟的过渡过程中产生的压力脉动值进行评估，确定压力脉动的幅值在安全范围内，并且保证压力脉动的频率与机组的共振频率不一致后，将新的阀门开度传递至所述PAT物理模型。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，包括：pat物理模型，pat服务系统，pat孪生虚拟系统和pat孪生数据系统；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述pat物理模型包括：pat模块，增压泵模块，控制系统模块，采集模块；
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述上水位罐布置于可调高度支架上，并且设置有溢流孔，用于与所述水位罐配合，保持液体高度差不变；
4.根据权利要求2所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程的试验台，其特征在于，所述pat
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的泵作透平过渡过程...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文杰，张晨滢，裴吉，袁寿其，李彦军，甘星城，陈佳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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