抽水蓄能静止变频系统建模及机组保护方案
本文关键词：抽水蓄能静止变频系统建模及机组保护方案
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【摘要】：随着化石能源的逐步消耗,能源利用问题日益得到关注。抽水蓄能发电技术作为一种高效储能方式,具有削峰填谷、调节电网频率、经济性高等众多优势,在现代电网发展中起到了至关重要的作用。由于抽水蓄能机组起动频繁、运行工况较多、机组结构复杂,因此机组起动和保护配置成为研究的重点。本文介绍了抽水蓄能机组常用的起动方式,重点分析了静止变频系统的运行原理,总结出断续换流阶段中转子位置与晶闸管触发时序之间的关系。采用转子的空间位置代表某时刻电压信息,改进了自然换流阶段的控制策略。分析了抽水蓄能机组在不同工况下的起动情况及起动失败的原因,指出静止变频起动在抽水蓄能电站中的重要性。利用同步电动机的数学模型,参照直流电机调速系统,推导双闭环控制系统中的各项参数。改进双闭环控制系统的投入方法,即在断续换流阶段中也采用双闭环系统进行控制,稳定起动电流、加速电机起动。在Matlab/Simulink中,搭建了静止变频起动系统模型,利用起动过程的仿真结果,分析了变频起动过程对保护的影响。针对变频起动过程中,网侧和机侧电流频率不同这一特点,首次采用了不受频率影响的幅值差动保护算法,并对断续换流阶段进行故障研究。结合抽水蓄能电站发变组主接线图,分析了不同工况下几种典型保护的使用情况和闭锁原因,并通过运行工况逻辑判断,为抽水蓄能机组的保护配置提供了理论基础。
【关键词】：抽水蓄能 静止变频起动 转子位置 双闭环控制 保护配置
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV743;TV734
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 第1章 绪论9-14
- 1.1 研究背景和意义9-10
- 1.2 国内外研究现状10-12
- 1.2.1 静止变频起动10-11
- 1.2.2 抽水蓄能机组起动过程保护11-12
- 1.3 本文主要研究内容12-14
- 第2章 抽水蓄能机组起动方法及方式分析14-26
- 2.1 抽水蓄能机组的常用起动方法14-16
- 2.1.1 静止变频起动方式14-15
- 2.1.2 背靠背起动方式15-16
- 2.2 抽水工况静止变频器的起动方式16-23
- 2.2.1 静止变频工作原理16-19
- 2.2.2 起动过程电磁转矩分析19-21
- 2.2.3 断续过程晶闸管换流控制21-23
- 2.3 起动变频器与工业变频器的区别23
- 2.4 抽水蓄能机组起动失败原因分析23-24
- 2.5 本章小结24-26
- 第3章 抽水蓄能机组变频器起动工况动态仿真26-42
- 3.1 转子的初始位置检测26-27
- 3.2 电流型静止变频起动控制策略分析27-35
- 3.2.1 同步电机基本数学模型28-30
- 3.2.2 静止变频系统基本工作特性30-33
- 3.2.3 双闭环控制系统参数设计33-35
- 3.3 电流型静止变频起动工况仿真35-40
- 3.3.1 双闭环系统控制策略35-36
- 3.3.2 Matlab/Simulink仿真模型36-37
- 3.3.3 仿真结果与分析37-40
- 3.4 电流型变频器起动过程保护分析40
- 3.4.1 变频差动保护40
- 3.4.2 电流变化率保护40
- 3.5 本章小结40-42
- 第4章 抽水蓄能机组起动保护方案42-56
- 4.1 断续换流故障研究42-47
- 4.1.1 静止变频器故障模型分析42-43
- 4.1.2 幅值差动算法43-45
- 4.1.3 逆变侧晶闸管桥臂断路45-47
- 4.2 抽水蓄能机组运行工况47-50
- 4.2.1 运行工况47-49
- 4.2.2 运行工况逻辑判断49-50
- 4.3 抽水蓄能机组的保护配置分析50-55
- 4.3.1 发电-电动机保护闭锁原因50-53
- 4.3.2 主变压器和励磁变保护闭锁原因53-55
- 4.4 本章小结55-56
- 第5章 总结与展望56-58
- 参考文献58-62
- 攻读硕士学位期间发表的论文和其他成果62-63
- 致谢63
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本文编号：695407
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