[发明专利]用于电力系统动态模拟实验的发电机组控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电力系统动态模拟实验的发电机组控制系统。

背景技术

随着电力系统的迅猛发展，电力系统人才培养的重要性日益突出，为了使电力工程人员。大学院校学生及教师、电力系统研究人员直观的了解电力系统各个组成部分的功能、运行状态。动态及静态响应，深入了解电力系统各部分在不同时段的行为，以便更好的运行和防范故障及不可测的情况，一套合理的、与实际电力系统相符合研究平台也就变得甚为必要。电力系统动态模拟实验平台(简称动模)是根据相似原理建立起来的电力系统物理仿真平台，它把实际电力系统的各个部分，如发电机、变压器、输电线路、负荷等按照相似条件设计，建造并组成一个电力系统模型。现今，当前绝大多数的电力系统仿真都采用计算机进行数字仿真，数字仿真具有成本低、见效快的特点，但是数字仿真无法反映真实的系统的全部情况，并且现场人员难以得到直观清晰的认识。物理仿真实验系统重构性、组态性、和升级性较差，实验系统灵活性差，多采用固定接线，不够开放。但是其相对数字仿真具有真实性、直观性的特点，使电力系统学习人员更直观、相对切身实际的学习、体验电力系统过程和知识。

国内已建成了多个不同规模的电力系统动态模拟实验室，曾做过许多重要的实验，取得很多成果，但是有些由于设备更新改造未能跟上，特别是发电机组控制系统仍用水轮机等设备，体积庞大，实验工作效率低，准确度低，使用范围小；另外一些更新的动摸实验平台功能设计单一，如只有发电机励磁模拟，使得实验内容少，学习者对电力系统发电机组的理解不够。此外，现今的物理模拟与数字模拟的综合实验平台集合了两种模拟的优点，但是系统呈整体结构，而非各部分功能模块化结构，所以系统的灵活性、重构性仍旧不够。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种用于电力系统动态模拟实验的发电机组控制系统，采用数字控制技术、高精度的数据采集系统及先进的控制策略，把物理模拟与数字模拟相结合，具有响应快、准确度高、模拟性强、直观性好的特点，同时模块化发电机组各部分控制功能，提高系统分离控制、分离检修及系统重组的能力，并可进行发电机组的多种实验仿真，实现对发电机组整体和部分的全面模拟。

实现上述目的的技术方案是：

一种用于电力系统动态模拟实验的发电机组控制系统，连接一电网模拟系统，所述发电机组控制系统包括发电机系统、与该发电机系统分别连接的调速控制模块、励磁控制模块和同期控制模块，所述的发电机系统包括同轴连接的电动机与发电机，所述调速控制模块包括一调速系统，所述励磁控制模块包括一静止励磁系统，所述同期控制模块包括相互连接的同期控制单元和并列断路器，其中：

所述并列断路器连接所述电网模拟系统和发电机；

所述同期控制单元连接所述电网模拟系统、调速系统、静止励磁系统和发电机；

所述调速系统分别连接所述电动机和发电机；所述静止励磁系统连接所述发电机；

所述调速系统由市电供电，采样所述发电机输出侧的三相电压和三相电流，并与预先设定的三相目标电压和三相目标电流进行分析比较，得出增速或减速的控制指令，并利用具有可控占空比的PWM信号来调节所述电动机的转速，从而调节所述发电机的出力；

所述静止励磁系统采集所述发电机的三相定子电压、三相定子电流、转子电压和转子电流，通过对该静止励磁系统内的三相全控整流桥的触发角进行控制，从而调节励磁电流的大小，调节发电机输出电压；

所述同期控制单元采集所述发电机输出侧的三相电压以及所述电网模拟系统的三相电压并比较获取滑差信息，并通过所述励磁控制模块和调速控制模块来对发电机进行控制，直到所述滑差信息满足同期合闸条件时，发送合闸命令给所述并列断路器，实现所述发电机和电网模拟系统的准同期并列。

上述的用于电力系统动态模拟实验的发电机组控制系统，其中，所述静止励磁系统包括起励电源、起励元件、三相全控整流桥、励磁变压器、励磁调节器、驱动电路、第一电压互感器和第一电流互感器，其中：

所述起励电源、起励元件、三相全控整流桥和所述发电机依次连接；

所述三相全控整流桥的输入端通过所述励磁变压器连接所述发电机的输出侧；所述三相全控整流桥的输出端连接所述发电机的励磁线圈；

所述第一电压互感器和第一电流互感器分别采集所述发电机的三相定子电压和三相定子电流供给传给所述励磁调节器；

所述励磁调节器通过所述驱动电路对所述三相全控整流桥内的晶闸管控制角进行控制。