CN113505467A - 可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法 - Google Patents

可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法 Download PDF

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CN113505467A CN202110632573.6A CN202110632573A CN113505467A CN 113505467 A CN113505467 A CN 113505467A CN 202110632573 A CN202110632573 A CN 202110632573A CN 113505467 A CN113505467 A CN 113505467A
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刘殿海
黄一凡
江献玉
杨建东
周喜军
韩文福
杨静
邓磊
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张飞
徐三敏
杨柳
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Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，构建包括双馈感应电机及交流励磁系统模型的可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，通过配置各项运行参数运行仿真模型，能够得到可变速抽水蓄能机组过渡过程的仿真结果，预测可变速机组的动态运行调节过程，为应用可变速机组的抽水蓄能电站的安全稳定运行提供依据，为应用可变速机组的抽水蓄能电站的投入使用提供关键技术支持。

Description

可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及水电工程技术领域，尤其涉及一种可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法。
背景技术
抽水蓄能电站是集水-机-电-磁特性于一体的复杂非线性动力系统，在日常运行过程中，由于工作条件的经常变化可能导致水轮机、发电机、励磁等处于不同工况点之间的过渡过程之中，虽然历时短暂，但伴随着工况参数大幅度的急剧变化，由水流惯性与机器运动惯性引起很大的动态附加荷载和一系列复杂的物理现象，对抽水蓄能电站的运行安全及运行质量有着极其重要的影响，对抽水蓄能机组进行过渡过程仿真，能够模拟抽水蓄能电站的实际运行状态，对于工程应用具有重要意义。
可变速抽水蓄能机组具有运行调节的速动性、高效性、灵活性、可靠性等优势，如今已成为抽水蓄能行业新的发展方向，目前尚没有可变速抽水蓄能机组的仿真模型及相应的仿真方法。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，提供包含可变速机组的抽水蓄能机组过渡过程仿真模型及仿真方法。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，包括：
构建抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，所述仿真模型包括双馈感应电机及交流励磁系统模型；
根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行所述仿真模型，得到仿真结果。
可选的，所述仿真模型还包括水泵水轮机模型、管道系统模型、调压室模型和调速器模型，所述水泵水轮机模型、管道系统模型、调压室模型、调速器模型和所述双馈感应电机及交流励磁系统模型耦合，用于对抽水蓄能机组的各项物理量进行仿真。
可选的，根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行所述仿真模型之前，还包括：
根据配置的初始化模型参数，初始化所述仿真模型；其中，所述初始化模型参数包括机组基本信息、所述调速器模型的初始参数和所述双馈感应电机及交流励磁系统模型的初始参数。
可选的，根据配置的初始化模型参数，初始化所述仿真模型，还包括：
根据配置的管道系统参数，初始化所述管道系统模型和所述调压室模型；其中，所述管道系统参数根据所述抽水蓄能电站的管道系统及抽水蓄能机组的数量设置。
可选的，根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行所述仿真模型，得到仿真结果，包括：
根据配置的初始化模型参数、管道系统参数和工况参数，运行所述仿真模型，得到不同配置参数下的物理量仿真结果。
可选的，根据配置的事故甩负荷工况下的工况参数，运行所述仿真模型，得到事故甩负荷工况下的仿真结果；其中，所述工况参数包括事故甩负荷工况发生时间、仿真时长和导叶关闭规律；所述仿真结果包括导叶开度、机组转速、机组流量、机组功率、蜗壳与尾水管压力。
可选的，根据配置的正常增减负荷工况下的工况参数，运行所述仿真模型，得到正常增减负荷工况下的仿真结果；其中，所述工况参数包括机组转速、有功功率、无功功率和仿真时间；所述仿真结果包括有功功率指令、转速指令、电磁功率、机械力矩、机械功率、转子电磁功率、定子有功功率、定子无功功率、转子有功功率、转子有功功率、转子与定子电流、转子电压、导叶开度、机组转速、流量、蜗壳与尾水管压力。
可选的，根据配置的水力干扰工况下的工况参数，运行仿真模型，得到水力干扰工况下的仿真结果；其中，所述工况参数包括机组转速，有功功率、无功功率和导叶关闭规律；所述仿真结果包括有功功率指令、转速指令、电磁功率、机械力矩、机械功率、转子电磁功率、定子有功功率、定子无功功率、转子有功功率、转子有功功率、转子与定子电流、转子电压、导叶开度、机组转速、流量、蜗壳与尾水管压力。
从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，构建了包括双馈感应电机及交流励磁系统模型的可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，通过配置各项运行参数运行仿真模型，能够得到可变速抽水蓄能机组过渡过程的仿真结果，预测可变速机组的动态运行调节过程，为应用可变速机组的抽水蓄能电站的安全稳定运行提供依据，为应用可变速机组的抽水蓄能电站的投入使用提供关键技术支持。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一个或多个实施例的方法流程示意图；
图2为本说明书一个或多个实施例的仿真模型结构框图；
图3A为一些实施例的原始力矩特性曲线示意图；
图3B为一些实施例的对数投影法处理后的力矩特性曲线示意图；
图4A为一些实施例的原始流量特性曲线示意图；
图4B为一些实施例的对数投影法处理后的流量特性曲线示意图；
图5为一些实施例的设置上游调压室的电站系统示意图；
图6为一些实施例的阻抗式调压室示意图；
图7为一些实施例的调速器模型示意图；
图8为一些实施例的定子功率控制器模型示意图；
图9A-9R为本说明书一个或多个实施例的正常增减负荷工况下的仿真结果示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
一些应用场景中，对于应用定速机组的抽水蓄能电站，已有较为成熟的抽水蓄能机组过渡过程仿真模型以及仿真方法，而对于应用可变速机组的抽水蓄能电站，由于可变速机组中变频交流励磁系统的投入，可实现有功功率与无功功率的解耦控制，改变了应用定速机组的抽水蓄能电站中水-机-电-磁多个物理量的耦合模式与动态响应特性，过渡过程工况更为复杂，目前尚没有应用可变速机组的抽水蓄能机组过渡过程仿真模型及相应的仿真方法。
有鉴于此，本说明书提供一种可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，构建了包括双馈感应电机及交流励磁系统模型的可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，通过配置各项运行参数运行仿真模型，能够得到可变速抽水蓄能机组过渡过程的仿真结果，预测可变速机组的动态运行调节过程，为应用可变速机组的抽水蓄能电站的安全稳定运行提供依据，为应用可变速机组的抽水蓄能电站的投入使用提供关键技术支持。
如图1所示，本说明书一个或多个实施例的可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，包括：
S101：构建可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型；其中，仿真模型包括双馈感应电机及交流励磁系统模型；
S102：根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行仿真模型，得到仿真结果。
结合图2所示，一些实施例中，可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型还包括水泵水轮机模型、管道系统模型、调压室模型和调速器模型，水泵水轮机模型、管道系统模型、调压室模型、调速器模型和双馈感应电机及交流励磁系统模型耦合，用于对抽水蓄能机组的水、机、电、磁等各项物理量进行仿真。
如图2所示，仿真模型的工作过程为：通过控制指令设定定子有功功率
Figure BDA0003104244720000051
定子无功功率
Figure BDA0003104244720000052
机组转子角频率
Figure BDA0003104244720000053
机组转子角频率
Figure BDA0003104244720000054
与机组实际转子角频率ωm的差值作为输入信号传递至速器，调速器输出导叶开度信号y；导叶开度信号y与机组实际转子角频率ωm输入至水泵水轮机-流道系统模型(水泵水轮机模型和管道系统模型)，可以得到机组的机械力矩Tm，同时，水泵水轮机-流道系统模型对水泵水轮机的流量与蜗壳以及尾水管的压力进行计算；定子有功功率
Figure BDA0003104244720000055
定子无功功率
Figure BDA0003104244720000056
与定子实际有功功率Ps、定子实际无功功率Qs、实际转子电流ir输入到定子功率控制器中，得到转子电压
Figure BDA0003104244720000057
转子电压
Figure BDA0003104244720000058
机组的机械力矩Tm、电网频率ωs与电网电压Vs作为输入信号传递至双馈感应电机模型(双馈感应电机及交流励磁系统模型)中，得到机组实际转子角频率ωm、定子实际有功功率Ps、定子实际无功功率Qs与转子电流ir等信号，并将这些信号作为反馈信号传递到其他模块。
对于水泵水轮机模型，采用对数曲线投影法构建水泵水轮机模型，利用相对单位值表示全特性曲线中的各物理量，用以解决全特性曲线插值时分布不均、交叉、重叠和多值等问题。其中，对数曲线投影法包括：将单位转速转换为相对单位转速，表示为：
Figure BDA0003104244720000059
其中，n′1为单位转速，α1为相对单位转速，n′1r是额定单位转速。
Figure BDA00031042447200000510
Q′1为单位流量，q1为相对单位流量，Q′1r是额定单位流量。
Figure BDA00031042447200000511
M′1为单位力矩，m1为相对单位力矩，M′1r是额定单位力矩。
结合图3A、3B所示，根据计算得到的相对单位转速和相对单位流量，得到关于二者差值α1-q1的流量特性曲线，将该曲线上的点沿对数曲线在相对单位转速轴上投影，曲线上的任意一点(α1,q1)在对数投影之后的横坐标可以表示为
Figure BDA00031042447200000512
纵坐标仍为单位流量。结合图4A、4B所示，根据相对单位转速和相对单位力矩，得到关于二者差值α1-m1的力矩特性曲线。
对于管道系统模型，管道系统中的非恒定流遵循流体力学中的质量守恒、动量守恒和能量守恒定律。在不考虑热交换的条件下采用连续性方程和动量方程对管道系统进行描述。在一维流的前提下，非棱柱体有压管道的水击方程为：
Figure BDA0003104244720000061
Figure BDA0003104244720000062
其中，x为沿管道轴线的坐标距离，可从任意起点开始；α为管道各断面形心的连线与水平面所成的夹角，H为压力水头，Q为管道断面流量，A为管道横截面积，a为水流的波速，λ为摩阻系数，t为运行时间，g为重力加速度，D为管道直径。
将有压管道的连续性方程和动量方程简化，可将水体有压非恒定流的连续性方程和动量方程简化为：
Figure BDA0003104244720000063
Figure BDA0003104244720000064
将压力水头H分成平均压力水头
Figure BDA0003104244720000065
和振荡压力水头h′两部分，同理，将管道断面流量分为平均流量
Figure BDA0003104244720000066
和振荡流量q′两部分，分别表示为：
Figure BDA0003104244720000067
Figure BDA0003104244720000068
以偏导数形式表示为：
Figure BDA0003104244720000069
Figure BDA00031042447200000610
Figure BDA00031042447200000611
Figure BDA00031042447200000612
定常的条件是：
Figure BDA00031042447200000613
将式(8)至(14)代入式(6)、(7)，得到：
Figure BDA0003104244720000071
Figure BDA0003104244720000072
其中，R为单位长度上的线性化阻力，紊流时
Figure BDA0003104244720000073
层流时
Figure BDA0003104244720000074
ν为运动粘度。
定义C为管道中流体的流容，表示为：
Figure BDA0003104244720000075
L为管道中流体的流感，表示为：
Figure BDA0003104244720000076
代入式(15)、(16)，得到：
h′x+Lq′t+Rq′＝0 (17)
q′x+Ch′t＝0 (18)
采用分离变量的方法求解以上两式，并且令：h′(x,t)＝H(x)est，q′(x,t)＝Q(x)est，其中H(x)和Q(x)分别为管道中距离为x处的复水头和复流量。由管道的边界x＝0处的复水头HU和复流量QU，可以得到管道首端边界条件下表示的管道末端的振荡水头H(x)和振荡流量Q(x)，表示为：
H(x)＝HU cosh(γx)-ZCQU sinh(γx) (19)
Figure BDA0003104244720000077
其中，γ是传播常数，
Figure BDA0003104244720000078
其是一个不依赖于x和t的复常数，s是复频率或者拉普拉斯变量，s＝σ+iω，σ是衰减因子，ω是圆频率；ZC是管道特征阻抗，ZC＝γ/Cs，其是一个不依赖于x和t的复常数。
将管道末端x＝l处的振荡水头HD和振荡流量QD代入式(19)、(20)，能够得到管道首端边界条件下表示的管道末端的振荡水头和振荡流量，分别表示为：
HD＝HU cosh(γl)-ZcQU sinh(γl) (21)
Figure BDA0003104244720000079
同理可得管道末端边界条件下表示的管道首端的振荡水头HU和振荡流量QU，分别表示为：
HU＝HD cosh(γl)+QDZc sinh(γl) (23)
Figure BDA0003104244720000081
定义流体系统中某一位置的水力阻抗为该位置处的复水头和复流量之比：
Figure BDA0003104244720000082
水力阻抗Z(x)作为一个不依赖于时间的复变函数，是断面位置x处的函数。由式(21)至(24)可以得到管道首端的水力阻抗ZU和末端的水力阻抗ZD之间的关系：
Figure BDA0003104244720000083
Figure BDA0003104244720000084
如果考虑沿程损失的话，那么
Figure BDA0003104244720000085
将最后一项定义为当量化损失系数F，ZC＝a/gA，对式(21)至(24)中的双曲正余弦函数进行泰勒展开，可以得到：
Figure BDA0003104244720000086
Figure BDA0003104244720000087
Figure BDA0003104244720000088
Figure BDA0003104244720000089
对于调压室模型，如图5所示，当水电站的压力管道的水流惯性时间常数Tw＞2.0～4.0s时，需要设置调压室，高水头水电站取小值2.0s，低水头水电站取大值4.0s。
如图6所示，对于阻抗式调压室，调压室的数学模型可以表示为：
Qt＝QT+Qy (32)
H＝Z-αTQT|QT| (33)
Figure BDA00031042447200000810
Figure BDA00031042447200000811
用相对偏差值的形式描述上面数学模型方程，并进行拉普拉斯变换，可得到：
Figure BDA0003104244720000091
qy(s)＝qt(s)-z(s)·Tss (37)
Figure BDA0003104244720000092
Figure BDA0003104244720000093
Figure BDA0003104244720000094
其中，Fs是调压室断面面积，αT是调压室的阻抗损失系数，S为阻抗孔面积，
Figure BDA0003104244720000095
为阻抗孔流量系数，Z0和Z分别是扰动发生前后调压室中的水位，H0和H分别是扰动发生前后调压室底部的水头，Qy0和Qy分别是扰动发生前后引水隧洞中的流量，Qt0和Qt分别是扰动发生前后压力管道中的流量，Ts是调压室时间常数，h为调压室底部水头单位变化量，qy为引水隧洞中的单位流量变化量，qt为调压室中的单位流量变化量，z为调压室水位单位变化量。
对于调速器模型，如图7所示，机组转子角频率
Figure BDA0003104244720000096
与机组实际转子角频率ωm之间的差值作为输入信号通过调速器得到导叶开度信号，并经过放大装置与随动装置以及硬反馈等环节得到最终的导叶开度变化值。
对于双馈感应电机及交流励磁系统模型，d-q坐标系下的双馈感应电机及交流励磁系统模型的核心数学模型如下；
(1)转差
转子电压/电流角频率ωr、定子电压/电流角频率ωs与转子角频率的关系为：
ωr＝ωs-ωm (41)
转子角频率ωm为：
ωm＝ppΩm (42)
pp为磁极对数，Ωm为实际的机械转速。
(2)功率和转矩表示为：
Figure BDA0003104244720000101
Figure BDA0003104244720000102
其中，Ps为定子有功功率，Pr为转子有功功率，Qs为定子无功功率，Qr为转子无功功率，idr为转子电流d轴分量，iqr为转子电流q轴分量，ids为定子电流d轴分量，iqs为定子电流q轴分量，vdr为转子电压d轴分量，vqr为转子电压q轴分量，vds为定子电压d轴分量，vqs为定子电压q轴分量，Tem为机组的电磁功率，pp为磁极对数，Lm为励磁电感，Ls为定子电感，Ψqs为定子磁链q轴分量，Ψds为定子磁链d轴分量，is为定子电流，ir为转子电流。
(3)以电流为状态变量的双馈感应电机状态空间方程为：
Figure BDA0003104244720000103
Figure BDA0003104244720000104
Figure BDA0003104244720000105
其中，σ为衰减因子，Rr为转子电阻，Rs为定子电阻，Lr为转子电感，Ls为定子电感。
(4)定子功率控制
电机有功与无功功率控制采取基于定子磁链定向的矢量控制。稳态时，定子磁链与电网电压成正比，并忽略定子电阻压降。定子有功功率和定子无功功率可分别通过q轴电流和d轴电流加以控制，其基本方程为：
Figure BDA0003104244720000111
Figure BDA0003104244720000112
通常转子侧变换器是调节转子的端电压而非电流，因此需通过电流控制环，使最终矢量控制的输出为转子电压Vr，转子电压和电流的关系为：
Figure BDA0003104244720000113
Figure BDA0003104244720000114
结合图8所示定子功率控制模型，定子有功功率
Figure BDA0003104244720000115
与定子实际有功功率Ps、定子无功功率
Figure BDA0003104244720000116
与定子实际无功功率Qs、实际转子电流ir输入到定子功率控制器中，经过一系列电磁环节后得到转子电压d轴分量
Figure BDA0003104244720000117
转子电压q轴分量
Figure BDA0003104244720000118
(5)转子运动方程
电机的转子运动方程用于描述电机机械转速变化的核心方程，可表示为：
Figure BDA0003104244720000119
其中，Ta为机组惯性时间常数，Ωm为机组转速，Pp为磁极对数，ωm为机组角频率，Tm为机械力矩，Tem为电磁力矩。
一些方式中，仿真模型的仿真运算过程中，各模型的线性计算部分采用传递函数法。
本实施例中，基于上述水泵水轮机模型、管道系统模型、调压器模型、调速器模型和双馈感应电机及交流励磁系统模型，建立可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，该仿真模型集成水力、机械、电气和控制系统，能够耦合多物理量、多时间尺度动态响应特性的仿真分析。
一些实施例中，根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行仿真模型之前，还包括：
根据配置的初始化模型参数，初始化仿真模型；其中，初始化模型参数包括机组基本信息、调速器模型的初始参数、双馈感应电机及交流励磁系统模型的初始参数。
本实施例中，基于所建立的可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，根据所需仿真的抽水蓄能电站的实际工程情况，先对仿真模型的基本参数进行初始化。可配置的初始化模型参数包括：机组基本信息和各模型的初始参数。具体的，机组基本信息包括但不限于上下游水位、机组安装高程、水轮机进口直径、机组额定转速与初始转速、机组初始开度、接力器总行程与单位额定流量等；调速器模型的初始参数包括但不限于比例系数、积分系数、微分系数、接力器响应时间常数、永态差值系数等；双馈感应电机及交流励磁系统模型的初始参数包括但不限于机组转速惯量、发电机自调节系数、磁极对数、定子电阻、转子电阻、定子漏感、转子漏感、励磁电感等。
初始化参数设置之后，仿真模型进行初始化计算，得到初始化的抽水蓄能机组模型及模型参数，包括机组毛水头、蜗壳初始水头、尾水管初始水头、单位额定转速、初始力矩、初始流量、初始单位流量、初始功率等参数。
一些实施例中，根据配置的初始化模型参数，初始化仿真模型，还包括：
根据配置的管道系统参数，初始化管道系统模型和调压室模型；其中，管道系统参数根据抽水蓄能电站的管道系统及抽水蓄能机组的数量设置。
本实施例中，对于管道系统模型及调压室模型的初始化，需要根据抽水蓄能电站的管道系统及抽水蓄能机组的数量进行初始化参数配置，管道系统与机组数量相适应。例如，某抽水蓄能电站配置两台可变速机组，以两台可变速机组所在水力单元为原型所需布设的管道系统可等效为上游调压室、下游调压室以及二者之间的八路管道。在此基础上，配置管道系统模型和调压室模型的各项参数，包括但不限于每路管道的管道长度、管道直径、波速、单位摩阻损失等。
一些实施例中，根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行仿真模型，得到仿真结果，包括：
根据配置的初始化模型参数、管道系统参数和工况参数，运行仿真模型，得到不同配置参数下的物理量仿真结果。
本实施例中，配置初始化模型参数、管道系统参数之后，对仿真模型进行初始化之后，还需要配置机组运行的工况参数。机组运行的工况可以是事故甩负荷工况、正常增减负荷工况或水力干扰工况，选定其中一种工况之后，配置所选工况的工况参数，之后，初始化后的仿真模型按照所选工况参数进行仿真运算，得到该工况运行状态下的各项仿真结果。
例如，选择事故甩负荷工况，配置事故甩负荷工况下的工况参数，包括事故甩负荷工况发生时间、仿真时长和导叶关闭规律等。其中，导叶关闭规律可选择两段式、三段式规律以及各段的关闭时间等导叶关闭参数。工况参数设置之后，运行仿真模型，可得到事故甩负荷工况下的仿真结果，包括导叶开度、机组转速、机组流量、机组功率、蜗壳与尾水管压力等各项物理量的仿真结果。
选择正常增减负荷工况，配置正常增减负荷工况下的工况参数(图2中的各项控制指令)，包括机组转速、定子有功功率、定子无功功率和仿真时间等。如图9A-9R所示，工况参数设置之后，运行仿真模型，可得到正常增减负荷工况下的仿真结果，包括有功功率指令、转速指令、电磁功率、机械力矩、机械功率、转子电磁功率、定子有功功率、定子无功功率、转子有功功率、转子有功功率、转子与定子电流、转子电压、导叶开度、机组转速、流量、蜗壳与尾水管压力等各项物理量的仿真结果。
选择水力干扰工况，配置水力干扰工况下的工况参数，包括每台机组的转速，有功功率、无功功率或导叶关闭规律等。工况参数设置之后，运行仿真模型，可得到水力干扰工况下的仿真结果，包括每台机组有功功率指令、转速指令、电磁功率、机械力矩、机械功率、转子电磁功率、定子有功功率、定子无功功率、转子有功功率、转子有功功率、转子与定子电流、转子电压、导叶开度、机组转速、流量、蜗壳与尾水管压力等各项物理量的仿真结果。
本说明书实施例提供的可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，建立了可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，对仿真模型进行初始化参数配置、工况选择与工况参数配置之后，运行仿真模型，能够得到机组运行于相应工况下的有功功率、转速、电磁功率、机械力矩、机械功率、转子电磁功率、定子有功功率、定子无功功率、转子有功功率、转子无功功率、转子与定子电流、转子电压、导叶开度、机组转速、流量、蜗壳与尾水管压力等关键物理量的仿真结果，在此基础上，可根据各项物理量的仿真结果判断是否满足设计要求，评价应用可变速机组的抽水蓄能电站的安全稳定运行状态。这样，抽水蓄能电站在投入使用之前，利用本实施例的仿真模型及仿真方法，能够调整优化各系统模型参数，直至抽水蓄能电站达到安全稳定运行的要求，对实际工程应用提供重要的技术支持。
需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.可变速抽水蓄能机组过渡过程仿真方法，其特征在于，包括：
构建抽水蓄能机组过渡过程仿真模型，所述仿真模型包括双馈感应电机及交流励磁系统模型；
根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行所述仿真模型，得到仿真结果。
2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，
所述仿真模型还包括水泵水轮机模型、管道系统模型、调压室模型和调速器模型，所述水泵水轮机模型、管道系统模型、调压室模型、调速器模型和所述双馈感应电机及交流励磁系统模型耦合，用于对抽水蓄能机组的各项物理量进行仿真。
3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行所述仿真模型之前，还包括：
根据配置的初始化模型参数，初始化所述仿真模型；其中，所述初始化模型参数包括机组基本信息、所述调速器模型的初始参数和所述双馈感应电机及交流励磁系统模型的初始参数。
4.根据权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，根据配置的初始化模型参数，初始化所述仿真模型，还包括：
根据配置的管道系统参数，初始化所述管道系统模型和所述调压室模型；其中，所述管道系统参数根据所述抽水蓄能电站的管道系统及抽水蓄能机组的数量设置。
5.根据权利要求4所述的仿真方法，其特征在于，根据配置的抽水蓄能机组运行参数，运行所述仿真模型，得到仿真结果，包括：
根据配置的初始化模型参数、管道系统参数和工况参数，运行所述仿真模型，得到不同配置参数下的物理量仿真结果。
6.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，
根据配置的事故甩负荷工况下的工况参数，运行所述仿真模型，得到事故甩负荷工况下的仿真结果；其中，所述工况参数包括事故甩负荷工况发生时间、仿真时长和导叶关闭规律；所述仿真结果包括导叶开度、机组转速、机组流量、机组功率、蜗壳与尾水管压力。
7.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，
根据配置的正常增减负荷工况下的工况参数，运行所述仿真模型，得到正常增减负荷工况下的仿真结果；其中，所述工况参数包括机组转速、有功功率、无功功率和仿真时间；所述仿真结果包括有功功率指令、转速指令、电磁功率、机械力矩、机械功率、转子电磁功率、定子有功功率、定子无功功率、转子有功功率、转子有功功率、转子与定子电流、转子电压、导叶开度、机组转速、流量、蜗壳与尾水管压力。
8.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，
根据配置的水力干扰工况下的工况参数，运行仿真模型，得到水力干扰工况下的仿真结果；其中，所述工况参数包括机组转速，有功功率、无功功率和导叶关闭规律；所述仿真结果包括有功功率指令、转速指令、电磁功率、机械力矩、机械功率、转子电磁功率、定子有功功率、定子无功功率、转子有功功率、转子有功功率、转子与定子电流、转子电压、导叶开度、机组转速、流量、蜗壳与尾水管压力。
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