[发明专利]一种变速抽水蓄能机组的自启动、制动方法及装置

说明书

本发明涉及一种变速抽水蓄能机组的自启动、制动方法及装置，经过启动准备阶段、稳压阶段、励磁阶段、恒转矩启动阶段、恒功率启动阶段和降功率启动阶段六个阶段来实现抽水蓄能机组的自启动，经过制动准备阶段、励磁阶段、制动阶段和机械制动阶段四个阶段来实现抽水蓄能机组的制动，其中，交流励磁系统的机侧变流器采用定子磁场定向矢量控制，内环为电流环，外环为定子磁通环和转速环。本发明充分利用了变速抽水蓄能机组的交流励磁系统，实现了变速抽水蓄能机组从静止至需求转速的平稳启动，以及从空转至设定转速的平稳制动。

技术领域

本发明属于抽水蓄能机组技术领域，具体涉及一种变速抽水蓄能机组的自启动、制动方法及装置。

背景技术

近年来，新能源并网发电机组并网容量不断增加，由于风电、光伏发电的随机性，给电网调峰和调频能力都提出了更高的要求，而作为削峰填谷最好工具的抽水蓄能电站，在电力系统中占据越来越重要的地位。

抽水蓄能电站作为电网综合辅助管理工具，以水能转换为载体，给系统提供储能服务和多工况调度运行，在电网中承担调峰、填谷、调频、调相、事故备用、黑启动等任务，是现代电力系统的稳压器、调节器和存储器。

抽水蓄能系统主要有两大类，一种为定速抽水蓄能系统，一种为变速抽水蓄能系统。变速抽水蓄能电站的优势为：1、电机转速可调，提高水泵水轮机的运行效率，减小磨损；2、电动和发电工况，有功功率均可调，功率调节速度快，电网频率调节精度高；3、机组振幅小，运行稳定性高；4、可自启动，无需启动装置；变速抽水蓄能电站是抽水蓄能未来发展的趋势。

变速抽水蓄能系统如图1所示，主要包括主变压器、定子断路器QF2、换相开关、定子短接开关K1、发电电动机、水泵水轮机、监控系统、调速系统、励磁断路器QF1和交流励磁系统。交流励磁系统主要包括励磁变压器、直流Chopper(斩波器)、交流Crowbar(过电压保护装置)、机侧变流器、网侧变流器、并网断路器及其他辅助设备(如软启动电路、控制保护系统等)组成。

变速抽水蓄能机组稳态有两种运行工况，一种为发电工况，一种为抽水工况。发电工况，机组通过水轮机球阀和调速器启动，但不能制动，抽水工况可通过调速器制动，但不能自启动。目前国内外关于变速抽水蓄能机组的研究主要为功率解耦控制和电网频率控制方面，对机组自启动和制动方面的研究较少。

定速机组不具备自启动能力，通过额外配置静止启动变频器启动，变速机组也可通过额外配置静止启动变频器进行启动，但会额外增加成本。

为了解决该问题，申请公布号为CN107911054A的中国发明专利申请文件公开了一种变速抽水蓄能机组用交流励磁系统及机组自启动方法，该方法在励磁启动阶段、恒转矩启动阶段、恒功率启动阶段和降功率启动阶段，均对变速抽水蓄能机组的转子进行励磁，以对转子磁通进行控制，使变速抽水蓄能机组平稳启动至额定转速。但是该方法采用转子磁场定向矢量控制，磁通计算复杂，且磁场定向的准确性对电机参数依赖性大，当电机参数误差大时，磁场定向不准确，导致机组启动时间变长，甚至不能正常启动，且制动效果不佳。

发明内容

本发明提供了一种变速抽水蓄能机组的自启动方法，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组启动时间变长甚至不能正常启动的问题；本发明还提供了一种变速抽水蓄能机组的自启动装置，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组启动时间变长甚至不能正常启动的问题；本发明还提供了一种变速抽水蓄能机组的制动方法，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组制动效果不佳的问题；本发明还提供了一种变速抽水蓄能机组的制动装置，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组制动效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：

本发明的一种变速抽水蓄能机组的自启动方法，包括如下步骤：

1)设定交流励磁系统工作模式为抽水启动模式；

2)启动交流励磁系统的网侧变流器；