抽水蓄能仿真培训系统详解

二、抽水蓄能仿真培训系统仿真对象

作为抽水蓄能仿真系统，不管以何种目的为应用基础，系统必须实现抽水蓄能机组的仿真功能，模拟水泵水轮机、发电电动机等系统及设备的运行和调节特性，模拟DCS控制系统，模拟现地电气操作设备、出线场开关设备、厂用电系统、发变组保护，真实反映机组故障现象及处理过程的动态响应规律，在研究和操作培训方面对使用者提供帮助。

有别于其他电站，抽水蓄能电站工况较多，转换特别，对于混合式机组，其发电电动机、水泵水轮机特性复杂，设计数学模型受众多因素影响，因此，设计和实现相对困难。

抽水蓄能电站仿真各子系统如下：

1.水泵水轮机本体及相关辅助设备

水泵水轮机本体及相关辅助设备主要包括球阀和水泵水轮机的转轮、主轴、蜗壳、座环、导水机构、导轴承、顶盖、底环、尾水管、主轴密封等部分，建立以水泵水轮机为仿真对象的机理型数学模型。

2.调速系统

调速器主要由微机控制部分、测速系统、机械液压部分等组成。实现的主要功能包括：

（1）准确模拟调速系统完成机组的启停控制、频率调整、负荷调整、甩负荷后的转速控制等过程。

（2）准确模拟包括油泵的手自动控制，油压、油位的手自动调整及越限报警。

3.油系统

油系统主要包括轴承润滑油系统、球阀压力油系统、调速器压力油系统和主变油系统。

4.冷却水系统

冷却水系统主要包括机组技术供水系统和公用供水系统，用于在设备运行时降低温度。

5.上库进/出水口闸门

上库进/出水口闸门主要用于事故或检修时隔离水道，在引水隧洞排空或水淹厂房及检修时起到截断水源的作用。

实现的主要功能包括：

（1）能够准确模拟上库进/出水口闸门的启闭对水泵水轮机组的影响。

（2）能够精确仿真PLC控制逻辑所实现的各项控制功能。

6.下库尾水事故闸门(www.xing528.com)

下库尾水事故闸门同样用于在事故或检修时隔离水道，与球阀开启具有配合关系。需要精确仿真PLC控制逻辑所实现的各项控制闭锁功能。

7.压缩空气系统

压缩空气系统一般由590GPa高压压缩空气系统、250GPa中压吹扫用气系统、80GPa低压检修用气系统和机组制动及微增气系统。

8.发电电动机

可逆式同步发电电动机为抽水蓄能机组典型的机组结构形式，有抽水和发电两个旋转方向的多种工况，还有作为拖动机和线路充电功能的特殊工况。

发电电动机在运行时需要对电气量和物理量进行综合统一模拟，机组温度、振动要在不同水头、不同出力下实时反映，在机组冷却水系统故障时还应模拟温度上升，最终达到报警和跳机点时触动相应报警和保护出口。

9.主变压器（主变）

主变模型主要反映出变压器有载分接开关对电压变化、电流变比和潮流的影响，反映出各种负荷情况下原副边电流、电压的关系。并列运行时，反映负荷分配关系和各部温升，反映出变压器非全相运行高低压各序电流。

在发生故障和异常状态时，模拟主变继电保护装置动作情况，发出与之对应的音响、信号和动作。

10.励磁系统

机组励磁系统采用自并励可控硅静态励磁方式，功率元件为可控硅整流器，可控硅整流器由四个三相脉冲全控整流桥并联构成，采用n＋1排列方式，当一个桥发生故障时，不影响励磁系统的正常运行。励磁电源取自本单元主变低压侧。

11.静止变频器（SFC）

静止变频器（SFC）用于机组抽水工况启动，主要由输入单元、变频单元、输出单元、控制单元、保护单元及辅助单元几部分组成。

12.500kV/18kV开关站

500kV/18kV开关站主要需要模拟电网潮流，在发电和抽水工况时准确模拟线路各电气量。

13.厂用电系统

此部分主要根据原型或典型配置来模拟，目的是训练运行人员倒闸操作，具体涉及现地操作设备模型。

14.直流系统

直流系统包括220V直流系统、110V直流系统、48V直流系统及上库48V直流系统。