專利名稱：透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種互聯(lián)仿真方法。特別是涉及一種能使透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)呈現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的一個(gè)整體的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法。
背景技術(shù)：
透平發(fā)電機(jī)組仿真子系統(tǒng)仿真的范圍包括了燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行工況及其控制過程、發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況及其控制過程、以及潤滑油等其它輔助系統(tǒng)的運(yùn)行工況及其控制過程。其遵循和被仿真對(duì)象I :1的仿真設(shè)計(jì)原則，強(qiáng)調(diào)對(duì)過程的仿真。電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真子系統(tǒng)是建立在各種電氣設(shè)備數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的數(shù)字仿真，它強(qiáng)調(diào)的是各種運(yùn)行方式下的各種電氣量的內(nèi)在規(guī)律，通常借助精確的數(shù)學(xué)模型和正確的計(jì)算方法，保證仿真計(jì)算的精度和速度。發(fā)電機(jī)組作為電力系統(tǒng)中的重要元件，擔(dān)負(fù)著將其它能源轉(zhuǎn)換為電能的重要任務(wù)。除了按滿足功率守恒及電磁規(guī)律進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換外，其生產(chǎn)的控制過程還涉及到許多方面，很難將其仿真納入到電磁暫態(tài)過程中。迄今為止，國內(nèi)外對(duì)發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)的仿真研究都是在不同的平臺(tái)上分別進(jìn)行的，這是由于陸上的電廠和電網(wǎng)各自的規(guī)模都比較大，而且實(shí)行“廠網(wǎng)分開”管理，從技術(shù)和使用方面都不具備聯(lián)合仿真的條件。但是，海上平臺(tái)系統(tǒng)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸上電力系統(tǒng)，而且發(fā)電、送電、配電和用電關(guān)系更加密切，因此，對(duì)其進(jìn)行分析研究，應(yīng)該也有條件采用“發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)聯(lián)合仿真”的手段。但是，至今還沒有針對(duì)海上平臺(tái)的發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠解決機(jī)組仿真與電網(wǎng)仿真的相互作用及影響，提高平臺(tái)電網(wǎng)仿真精確性的。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，將透平機(jī)組和電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型在同一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行，透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)通過API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)雙方約定的發(fā)電機(jī)屬性表、母線屬性表和開關(guān)屬性表生成通訊點(diǎn)表，通過API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的操作及狀態(tài)監(jiān)視。所述的電網(wǎng)系統(tǒng)仿真范圍到機(jī)組各廠用負(fù)荷段母線和電氣開關(guān)接口的劃分；所述的透平機(jī)組側(cè)負(fù)責(zé)送給電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)機(jī)械功，包括發(fā)電機(jī)燃機(jī)、控制系統(tǒng)仿真和虛擬盤臺(tái)實(shí)現(xiàn)，向電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)發(fā)送開關(guān)的指令，電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)計(jì)算、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)計(jì)算、電壓電流輸出，把設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)送給透平機(jī)組側(cè)；各廠用電母線下面的開關(guān)在透平機(jī)組側(cè)仿真。所述的透平機(jī)組負(fù)責(zé)發(fā)送給電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)燃機(jī)廠用電各負(fù)荷段總有功、無功；所述的電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)負(fù)責(zé)給透平機(jī)組側(cè)提供各母線電壓和各支路電流的有效值。勵(lì)磁系統(tǒng)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)仿真，透平機(jī)組側(cè)負(fù)責(zé)向電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)送所述的勵(lì)磁系統(tǒng)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的指令，必要的反饋由電網(wǎng)系統(tǒng)送給透平機(jī)組。所述的負(fù)荷段母線包括有進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)。所述的各支路電流的有效值包括有A、B、C三相電壓及正、負(fù)和零序電壓和電流的
有效值。透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)運(yùn)行過程包括沖轉(zhuǎn)和解列后的墮走過程。所述的電網(wǎng)系統(tǒng)采用DDRTS仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真，在DDRTS的仿真過程中，電機(jī)采用
經(jīng)典派克方程描述的微分方程，其數(shù)值求解仍可采用梯形法，當(dāng)原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子視
為一個(gè)剛體時(shí)，整個(gè)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程如下
\d5 n-y = (< -1) O0
rI^,
^ =丄(/U )
dt Tj m式中CO是轉(zhuǎn)子相對(duì)于額定同步角速度的標(biāo)么值，O0是有名值,額定同步角速度,單位為rad/s,Pm是原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率，Pe是發(fā)電機(jī)電磁功率，Tj是發(fā)電機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)，單位為秒，6是轉(zhuǎn)子q軸與系統(tǒng)同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)參考軸之間的電角度，單位為弧度，t是有名值，表示時(shí)間，DDRTS仿真系統(tǒng)根據(jù)機(jī)械功計(jì)算出機(jī)組頻率。所述的透平機(jī)組采用STAR-90系統(tǒng)通過API接口與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，確定了兩個(gè)子系統(tǒng)相互作用的方式以及輸入和輸出關(guān)系，在研究全系統(tǒng)問題時(shí)，能使這兩個(gè)子系統(tǒng)呈現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的一個(gè)整體。而在研究局部問題時(shí)，這兩個(gè)系統(tǒng)也可以獨(dú)自運(yùn)行，以降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。本發(fā)明解決了機(jī)組仿真與電網(wǎng)仿真的相互作用及影響問題、提高平臺(tái)電網(wǎng)仿真的精確性。確切、完整地了解實(shí)際系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，為海上透平發(fā)電機(jī)組控制及電力系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)研究、解決方案提供重要基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成框圖；圖2是勵(lì)磁系統(tǒng)模型的函數(shù)邏輯圖。圖中I STAR-90支撐系統(tǒng)2 :DDRTS電網(wǎng)系統(tǒng)3 :操作員站監(jiān)控系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，將透平機(jī)組和電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型在同一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行，透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)通過API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)雙方約定的發(fā)電機(jī)屬性表、母線屬性表和開關(guān)屬性表生成通訊點(diǎn)表，通過API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的操作及狀態(tài)監(jiān)視。所述的電網(wǎng)系 統(tǒng)仿真范圍到機(jī)組各廠用負(fù)荷段母線和電氣開關(guān)接口的劃分，所述的負(fù)荷段母線包括有進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)；所述的透平機(jī)組側(cè)負(fù)責(zé)送給電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)機(jī)械功，包括發(fā)電機(jī)燃機(jī)、控制系統(tǒng)仿真和虛擬盤臺(tái)實(shí)現(xiàn)，向電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)發(fā)送開關(guān)的指令，電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)計(jì)算、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)計(jì)算、電壓電流輸出，把設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)送給透平機(jī)組側(cè)；各廠用電母線下面的開關(guān)在透平機(jī)組側(cè)仿真。所述的透平機(jī)組負(fù)責(zé)發(fā)送給電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)燃機(jī)廠用電各負(fù)荷段總有功、無功；所述的電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)負(fù)責(zé)給透平機(jī)組側(cè)提供各母線電壓和各支路電流的有效值，所述的各支路電流的有效值包括有A、B、C三相電壓及正、負(fù)和零序電壓和電流的有效值。勵(lì)磁系統(tǒng)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)仿真，透平機(jī)組側(cè)負(fù)責(zé)向電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)送所述的勵(lì)磁系統(tǒng)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的指令，必要的反饋由電網(wǎng)系統(tǒng)送給透平機(jī)組。透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)運(yùn)行過程包括沖轉(zhuǎn)和解列后的墮走過程。本發(fā)明的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法中所述的電網(wǎng)系統(tǒng)采用DDRTS仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真，在DDRTS的仿真過程中，電機(jī)采用經(jīng)典派克方程描述的微分方程，其數(shù)值求解仍可采用梯形法。由于電機(jī)在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行計(jì)算，而網(wǎng)絡(luò)則在A-B-C三相靜止坐標(biāo)系下進(jìn)行計(jì)算，因此開發(fā)了機(jī)網(wǎng)接口，在電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)對(duì)相應(yīng)的端口交換量進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。在分析系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過程中，還需要考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況。當(dāng)原動(dòng)
機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子視為一個(gè)剛體時(shí)，整個(gè)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程如下
權(quán)利要求
1.一種透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，將透平機(jī)組和電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型在同一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行，透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)通過API接ロ進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)雙方約定的發(fā)電機(jī)屬性表、母線屬性表和開關(guān)屬性表生成通訊點(diǎn)表，通過API接ロ進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的操作及狀態(tài)監(jiān)視。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，所述的電網(wǎng)系統(tǒng)仿真范圍到機(jī)組各廠用負(fù)荷段母線和電氣開關(guān)接ロ的劃分；所述的透平機(jī)組側(cè)負(fù)責(zé)送給電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)機(jī)械功，包括發(fā)電機(jī)燃機(jī)、控制系統(tǒng)仿真和虛擬盤臺(tái)實(shí)現(xiàn)，向電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)發(fā)送開關(guān)的指令，電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)負(fù)責(zé)電氣系統(tǒng)計(jì)算、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)計(jì)算、電壓電流輸出，把設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)送給透平機(jī)組側(cè)；各廠用電母線下面的開關(guān)在透平機(jī)組側(cè)仿真。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，所述的透平機(jī)組負(fù)責(zé)發(fā)送給電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)燃機(jī)廠用電各負(fù)荷段總有功、無功；所述的電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)負(fù)責(zé)給透平機(jī)組側(cè)提供各母線電壓和各支路電流的有效值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，勵(lì)磁系統(tǒng)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)仿真，透平機(jī)組側(cè)負(fù)責(zé)向電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)送所述的勵(lì)磁系統(tǒng)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的指令，必要的反饋由電網(wǎng)系統(tǒng)送給透平機(jī)組。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，所述的負(fù)荷段母線包括有進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，所述的各支路電流的有效值包括有A、B、C三相電壓及正、負(fù)和零序電壓和電流的有效值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)運(yùn)行過程包括沖轉(zhuǎn)和解列后的墮走過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，所述的電網(wǎng)系統(tǒng)采用DDRTS仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真，在DDRTS的仿真過程中，電機(jī)采用經(jīng)典派克方程描述的微分方程，其數(shù)值求解仍可采用梯形法，當(dāng)原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子視為ー個(gè)剛體時(shí)，整個(gè)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程如下
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，其特征在于，所述的透平機(jī)組采用STAR-90系統(tǒng)通過API接ロ與電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
全文摘要
一種透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)仿真方法，將透平機(jī)組和電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型在同一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行，透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)通過API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，透平機(jī)組與電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)雙方約定的發(fā)電機(jī)屬性表、母線屬性表和開關(guān)屬性表生成通訊點(diǎn)表，通過API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的操作及狀態(tài)監(jiān)視。本發(fā)明確定了兩個(gè)子系統(tǒng)相互作用的方式以及輸入和輸出關(guān)系，在研究全系統(tǒng)問題時(shí)，能使這兩個(gè)子系統(tǒng)呈現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的一個(gè)整體。而在研究局部問題時(shí)，這兩個(gè)系統(tǒng)也可以獨(dú)自運(yùn)行，以降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。本發(fā)明解決了機(jī)組仿真與電網(wǎng)仿真的相互作用及影響問題、提高平臺(tái)電網(wǎng)仿真的精確性。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102637222SQ201210065950
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者劉煉, 劉萍, 劉進(jìn)輝, 李冬翌, 李毅, 梁強(qiáng), 沈國華, 袁艷會(huì), 郭俊, 錢尼學(xué) 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司油田建設(shè)工程分公司