湛江发电厂仿真机电气系统仿真.pdf
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- 关 键 词:
- 湛江 发电厂 仿真 机电 系统
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【 7 广东 电力 1 9 9 6年 第 4期 湛江 发电厂仿真机电气系统仿真 华北 电 力大学 赛河群 湛 江 发 电 厂杨凯 郭峰 T M# I 、 摘要介绍 j湛 江 电厂 3 0 0MW 火 电机组仿 真机 的 电 气 系统 的仿 真 对 象及 各 子 系统 的仿真功 能 对 仿真模 型的特 点和 电网计算算法 的原理及应 用作 7描述 。经验收 测试 证 明仿 真机模 型是正确 的 能 满足 电厂运行 人 员对精度 、 实时、 动静态性能 的要 求。 关 键 词塑 塾 芏 堡 兰 , 电 力 系 统 发 电 厂 哇 娥 1前言 几 年来 , 电力仿真 事业 得到 了较 大的 发展 , 对 电力生产 的安 全性 、 可靠 性 和 经济性 做 出 了 贡献 湛江 电厂一期工 程建设 2台 3 0 0Mw 火 电机组 , 为提 高运行 人员 的技 术水平 使电厂的 新机 组更 好地 发挥效 益 电厂 与 华北 电力大 学 仿 控 所 共 同研 制 建 造 了 3 0 0 MW 火 电 站 仿 真 机 本文 对 仿真 机 中的 电气 系统 仿 真作 简要介 绍 。 2 仿真对象 及功能 湛江 电厂仿真 机以湛 江 电厂 1号机组作 为 仿真对象 , 电气 系统 的仿真分 为几个子 系统 分 述 如 下 。 2 1发 电机 变 压 器 组 湛江 电厂 1号机 组 采用的是 发 电机变 压器 单元接线 方式 , 由发电机 、 主变 压器经主 开关到 2 2 0 k V 母线 。 该子 系统仿 真的 主要设备 有发 电 机 、 主 变压器 主断路 器 以及发 电机变 压器的保 护 。发 电机 采用的是 东方 电机 厂生 产的 QF S N 3 0 022 一型 汽 轮 发 电机 额 定 功 率 3 0 0 Mw , 额 定 电压 2 0 k V 主变 压器 为沈 阳变 压器 厂生产的 S F P 一3 6 0 0 0 0 2 2 0型强迫 油循环 风 冷 变 压器 额 定 容 量 3 6 0 MVA 额 定 电压 2 4 2 2 2 5 2 0 k V 接线 方式 Y 。 一1 1 。 发变组的仿 真根据 电流 、 电压平衡方 式、 电 磁暂态 方程 , 对 发电机 的空 载 特性 、 负 载特性 、 短路 特性 和调 节 特性 进 行 了实时仿 真 , 能 正确 反映 发电机在 正常 工况和 事故情况下 的运行状 态 并 对有 功 、 无 功的 调 整 、 负荷 变化 、 甩负荷 、 失步、 振 荡等现 象进行 了仿 真 变压器 冷却系统 的仿 真 考虑 了冷 却器 的工 作状 态 冷 却电源状 态以及 变压器 负 载对 韫 升的影 响 真 实地 反 映 了各种工 况下主 变的温 度。发变组的保护按 实 际设计仿 真 , 对保护 的动作条 件、 动 作逻辑 以 及 动作 后开 关跳 闸情 况 、 光 字音响等进 行 了仿真 。 2 2发 电 机励 磁 系 统 1号 发电机组 的励 磁采用 主励式 静止 半导 体 交流励磁机 励磁 系统 。正常 时发电机 的励磁 由同轴 交流主励 磁机以并 列两 台整流柜整流 后 供给 交 流 主励 磁 机的 励磁 由 同轴 的永 磁副 励 磁机 以并列 的 A、 B两 套 自动励 磁调 节柜 和手 动励 磁 柜整 流后 供 给 该 系统仿真 的 主要设 备 有交 流永 磁副励 磁机 、 交流主励 磁机 、 自动励 磁 调节柜 、 手 动励磁调节 柜 、 整流柜 、 灭磁开关等 。 在正常 和 失 磁、 欠磁 、 过 磁等 异 常情况 下 对 主、 副 励磁机的 动 、 静 态特性 以及它对 发电机 1 7 维普资讯 http:/ 的影 响予 以准 确仿 真 。手 动励磁 系统 和 自动调 节 系统 可 独立 运 行 , 并 对 并列运 行 时的 负荷 分 配 及切 换过 程 中负荷 转 移的 特性进 行 了仿 真 , 现象 与实际 一致 。 2 3励 磁 调 节 系统 发 电机 的励磁调 节器 回路 由两套 可控硅整 流 的 自动调 节 柜 和一 套 手动 励磁 调节 柜组 成 。 正常情况 下 , 两 台 自动柜 并列运行 , 手 动柜处于 备用状态 ; 当出现 欠励 或失磁时 , 可 自动 切到手 动柜运 行 。两 者之 间也可 采用 负荷转 移的方式 手动 切换 。 自动调 切柜 包括 以下单 元 : 可控 硅整 流桥 、 移相 触 发 、 综 合 放 大 、 电压 捡 测 、 低励 限 制 、 无功 调差 、 电 力系统稳 定器 P S S、 手控 调 节 、 时 间常 数 补偿 、 电流 反馈 及 电流 的限制 保护 等 环节 。 2 4同期 未 统 同期 系统 的仿真 与实际 一 样 , 有 两套 同期 装置 , 一套 用于 发电机 组的并 网操作 , 另一套用 于 6 k V 厂用 电系 统 和 2 2 0 k V开 关 站 各开 关 的并列操 作 。每套 同期装 置均 由手动准 同期 回 路和 自动准 同期 回路 组成 。 当需并列操 作时 + 投 入对 应的 同期 开关 , 当压差 、 频率和 角度条件均 满足时 , 可进行 并列 。 另外 对 发电机 非同期并列 的现象也 作 了仿真 。 2 5厂 用 电 系 统 1号发 电机组的厂用电系统分 6 k V 高压 厂用 电系统和 3 8 0V低 压 厂用 电系统 。 6 k V高 压厂用电的工作电源经分裂绕组变压器直接接 在发电机的引出线上。 工作母线为单母线 , 分两 段运 行 , 分 别 接 在 厂 高 变 的 6 k V 侧 的两 个分 裂绕组上 。高 压厂 用启动 备用 电源从 2 2 0 k V 母线引接 , 启 备 变带有 载调 压分接头 , 6 k V偶 为双分裂 绕组 , 接 到 6 k V公 用 A、 B段 , 通过联 络线 与工作 A、 B段相接 , 机组辅 机的 高压 电动 机分别接 在 两段 工作母 线上 。 低 压 厂 用 工 作 电源 均 由 6 k V 母 线 上 引 接 , 每台 机设 2台 由低 压 厂用变 压器 供 电的动 力 中心 , 机炉 的辅机分 别接 在两个动 力 中心 , 每 台机设 1台低压备 用变 压器 作为低压厂用变 的 备 用 。 一 18 一 厂用 电系统 的仿真软件 模拟 了厂用 的正 常 切换 操 作 、 事 故情 况 下 的保 护动作 与 备用 电源 自投 装置 、 分接 头 的调 整 、 厂用 电电压变化 对机 炉 的 影响 以及机 炉辅 机 启停 对 厂用 电的影 响 , 操 作过 程 、 表 计的指 示 、 光字 和报 警等与实际 一 致 。 另外 对 事故保 安 系统 中柴油发 电机 的启停 逻 辑 与过 程予 以仿 真 。 2 、 6开 关 站 及 电 力 系统 湛江 电厂 的 电气主结线 采用双 母线带旁路 母 线的结 线方 式 , 除 1号 发变 组和 1号启 备变 以外 , 2号 电机 组作为 等值 电源处理 + 共 有 5回 出线 , 还 有母联 和旁路 回路 。 为增 加现场 的真实 感 + 各线 路与等值 电网相联 。 开关 站 系统 模拟 了各线 路的 投退 操 作、 旁 路 开关 代线 路 开关 运行 、 母联 操 作 、 倒 闸操 作 。 对 控 制 室 以 外 的 主要 操 作放 在 了就 地操 作 台 上 , 从 而实现 了地 刀 、 刀闸及主开关间 的联锁保 护 功能 。 另外 , 还 对母线 和线路任 意一 点上 的事 故 进行 了仿真 。 3仿真功 能 的实现 t 3 1 仿 真 系统的特点 湛 江 电厂 3 0 0 MW 火 电机 组 电气 系统的 仿 真 是 在 S TAR一 9 O系 统 的 支 持 下 实 现 的 , S TAR一9 0仿 真 系统具有 以下特 点 : a 支持 系统是完全 面向用户工程技 术 人员 的模块化 建模技术 易于学 习和掌握 ; b 支持 模 型 的 在线 建 立 、 扩 充 、 调试 和 修 改 ; c 具 有一 套 完 整的严 格按 照能量 、 动 量 和 质量平衡原理建立起来的算法库, 可根据 电厂 实际 系统 的生 产流 程对其进行真 实的仿真 另井 , 在湛江 电厂 1号机组 电气 系统 的仿 真中, 根据电厂集控室和网控室合一的特点, 首 囊 次对 电厂升压站 及线路进行 了仿 真 。仿真 模 型 中增加 了电网的等值模型, 将无限太网改为有 限 的等 值 网络 , 从而 使 电厂机组仿 真机 所 模拟 的现 象更加逼 真 维普资讯 http:/ 3 2电 罔算 法 介 绍 该 算法 通过 发 电厂 电气 网 络 的结构 、 设 备 参数 和节点 的注入功 率或 负荷 来计算 网络 中各 节 的电压 及各线路 上的功率 其数学模 型采 用节点导纳 形式 : Y 一 E I 2 ( 1 ) 式中 y节点 导纳 矩 阵 ; 节点 电压 向量 ; 为节 点注 入的 电流 。 在计 算时 将 节 点分为 3类 : a 类 型 1 : ,Q 节 点 , 输 入 的量 为该 类 节 点注 入的有 功 和 无功功 率 , 注 入 为正 , 输 出 ( 负 荷) 为负 据 ,、 Q可计 算该 节点 的注入 电流 : I - 曼一 P r ( 2 ) , j Q U v 式 中 一 节点 注入总功率 的共 轭值 ; u一 节点 电压的共轭值 b 类型 2 : P V 节 点 , 该节 点需 输 入该 类 节点 注入 的有 功功 率 和 节点 电 压的幅 值 , 据 上 次运 算碍 出 的 各节点 电 压 , 可计 算该 节点 注 入 的无功 功率 Q : oI 三 u ( 3 ) 式 中Q,一 该 节点注 入电流 ; I 一 取 虚 部 算 子 ; 一 该 节 点电压 的共轭 ; y 一 节点 一 、 J间的互 导纳 ; u, 一节 点 J的电压 ; 一 一该 网络 中节点总数 。 根据 。 和输 入 的 P即可 用式 ( 2 ) 计算 出节 点 的注入 电流值 。 c 类 型 3: 节点 , 该 类 节 点需 输 入 节 点 电 压幅值 及 角 度 , 由于该 节点 的 均 已 知 , 该类 节点 不参 加 电压 的计 算 。 各条 支路 上流动 的功率 由下式 计算 : S - U I ( 4) I : ( L , 一 U ) y, , ( 5 ) 式 中 支路 电流 ; y 1 支路 导纳 。 在算 法 中将 支路分 为 4种 类型 , 每种 类 型 均 需 先输 入支 路两端 节点 号 及节点 类型 , 然 后 再 输入对 应的数据 各类 型及需输 入的数据 有 : 类型 1 : 线路 需输 入线路的参数 电抗值 ; 类 型 2 : 变 压器 , 输 入 电抗 及 变 比, 电抗 归 算 到高 压侧 ; 类 型 3 : 发 电机 , 输 入同步 电抗 , 次暂 态 电抗 和时 间常 数 ; 类 型 4 : 开关 。 4测试结果 及结论 由湛 江 电厂的专 家 、 运行 技术 人员 和 华北 电力大 学 仿 控 所 有关 技 术人 员组 成 的测 试 小 组 , 于 1 9 9 6年 3月 2 6日至 4月 8日, 历 时 1 4 天 , 对仿 真机性能进 行 了详细的测试 , 测试 了启 动 、 停 机 、 试验 、 调 整、 事故等项 目。静态精 度 鲥 试 结果 为 : 在 1 0 0 负荷点 , 关键 参数误 差 在一 0 4 9 3 + 0 4 0 9 之 间 ; 在 7 5 负荷 点 , 对 应 的误差 在 一0 5 4 2 +0 1 2 1 之 间 , 其 它 测试结 果 与实 际一致 , 从而证 明了仿 真 机 的数 学模型 是 完整 和严 密的 , 较准 确地 反映 了湛 江 电厂 1号 机组 的全物理过 程 机组 的运行特性 和 动 态过 程 真实 地 反展开阅读全文

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