大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法与流程

本发明属于大型可变速抽水蓄能机组监控系统协调控制，具体涉及一种大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法。

背景技术：

1、可变速抽水蓄能是新能源消纳的重要设备，具备经济性高、容量大、功率调节范围宽和速度快的特点。在大规模可再生能源接入电网的背景下，可变速机组能承担调峰填谷、调频等任务，助力清洁能源消纳，维持电网频率稳定和提高电网安全水平。

2、可变速抽水蓄能机组通常采用交流励磁，使得可变速抽蓄机组工况种类繁多，除具有与定速抽蓄机组相同的静止、启动、发电、抽水、同步调相等工况外，还具有发电空转、发电空载、抽水启动和抽水同期等特有的工况。通常机组还能根据电网的需要，频繁、迅速、灵活地在不同工况间转换。因此，合理的工况协联控制是可变速机组安全、稳定工作的前提。

3、由于可变速抽水蓄能机组工况多达十几种，且转换关系多达三十多种，需要设置专门的机组工况转换模块识别机组工况，并将实时工况同步发送给励磁系统、调速系统、发电电动机等设备。

4、尽管传统定速抽蓄机组完整的工况协联控制技术已比较成熟，但由于可变速机组与传统机组在结构、励磁方式和控制方法上差异均较大，导致传统机组的监控系统工况协联控制方法无法适应可变速机组。

技术实现思路

1、本发明提出一种大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，使可变速机组安全、快速而又柔和地实现工况转换，并且各转换阶段间衔接平滑，为大型可变速抽水蓄能机组监控系统协调控制仿真奠定理论基础。

2、一种大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，包括：机组默认工况为停机(s00)，若无输入事件，则机组一直处于停机(s00)，设置机组工作模式和启动模式；若机组工作模式设为发电模式(e00)，且接收到机组监控系统的启动指令(e10)，则机组按照所设定的启动模式进入发电过程；若机组工作模式设为抽水模式(e01)，且接收到机组监控系统的启动指令(e10)，则机组按照所设定的启动模式进入抽水过程。

3、启动模式包括发电自启动模式(e20)和抽水启动模式(e21)，抽水启动模式(e21)包括自启动模式(e21_1)和sfc辅助启动模式(s21_2)、复合启动模式(e21_3)和背靠背启动模式(e21_4)。

4、发电过程中，机组在停机(s00)工况下接收到监控系统的启动指令(e10)时，则启动工况转换，现态ns由停机(s00)更新为发电空转(s11)；发电空转(s11)工况下，若无输入事件，则保持发电空转(s11)，若接收到监控系统的励磁指令(e12)，启动工况转换，现态ns由发电空转(s11)更新为发电空载(s12)；发电空载(s12)工况下，若无输入事件，则保持发电空载(s12)，若同时接收到监控系统的发电指令(e14)以及监控系统监测到的并网断路器闭合(e43)的外部事件，则启动工况转换，现态ns由发电空载(s12)转换为发电(s13)；发电(s13)工况下，若接收到监控系统的停机指令(e11)，启动工况转换，现态ns由发电(s13)转换为停机转换(ss)；停机转换(ss)工况下，若无输入事件，则保持停机转换(ss)，若接收到监控系统的转子静止事件(e40)，启动工况转换，现态ns由停机转换(ss)转换为停机(s00)。

5、在发电(s13)工况下，若接收到监控系统的控制模式指令，则保持发电(s13)工况，且使机组按照控制模式指令在功率优先控制模式(ctrl00)或转速优先控制模式(ctrl01)或开度优先控制模式(ctrl02)下运行。

6、发电(s13)工况下，若接收到监控系统的调相指令(e16)，启动工况转换，现态ns由发电(s13)转换为发电调相(s14)；发电调相(s14)工况下，若无输入事件，则保持发电调相(s14)，若接收到监控系统的调相撤除指令(e17)，启动工况转换，现态ns由发电调相(s14)转换为发电工况(s13)，若接收到监控系统的停机指令(e11)，启动工况转换，现态ns由发电调相(s14)转换为停机转换(ss)。

7、抽水过程中，机组在停机(s00)工况下接收到监控系统的启动指令(e10)时，则启动工况转换，现态ns由停机(s00)更新为抽水启动(s21)；抽水启动(s21)工况下，若无输入事件，则保持抽水启动(s21)工况，若接收到监控系统的抽水同期指令(e19)，启动工况转换，现态ns由抽水启动(s21)更新为抽水同期(s22)；抽水同期(s22)工况下，若无输入事件，则保持抽水同期(s22)，若同时接收到监控系统的抽水指令(e15)和监控系统监测到的并网断路器闭合(e43)的外部事件，则启动工况转换，现态ns由抽水同期(s22)转换为抽水(s23)；抽水(s23)工况下，若无输入事件，则保持抽水(s23)，若接收到监控系统的停机指令(e11)，则启动工况转换，现态ns由抽水(s23)转换为停机转换(ss)；停机转换(ss)工况下，若无输入事件，则保持停机转换(ss)工况，若接收到监控系统的转子静止事件(e40)，则启动工况转换，现态ns由停机转换(ss)转换为停机(s00)。

8、抽水(s23)工况下，若接收到监控系统的控制模式指令，则保持抽水(s23)工况，且使机组按照控制模式指令在功率优先控制模式(ctrl00)或转速优先控制模式(ctrl01)或开度优先控制模式(ctrl02)下运行。

9、抽水(s23)工况下，若无输入事件，则保持抽水(s23)，若接收到监控系统的调相指令(e16)，则启动工况转换，现态ns由抽水(s23)转换为抽水调相(s24)；抽水调相(s24)工况下，若无输入事件，则保持抽水调相(s24)，若接收到监控系统的调相撤除指令(e17)，则启动工况转换，现态ns由抽水调相(s24)转换为抽水(s23)，若接收到机组监控系统的停机指令(e11)，启动工况转换，现态ns由抽水调相(s24)转换为停机转换(ss)。

10、抽水(s23)工况下，若无输入事件，则保持抽水(s23)，若接收到监控系统的发电指令(e14)，则启动工况转换，现态ns由抽水(s23)转换为发电(s13)。

11、在发电空转(s11)、发电空载(s12)、发电(s13)、发电调相(s14)、抽水启动(s21)、抽水同期(s22)、抽水(s23)、抽水调相(s24)和停机转换(ss)工况下，若接收到监控系统的紧急停机指令(e18)，则启动工况转换，现态ns转换为紧急停机(se)。

技术特征：

1.一种大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，机组默认工况为停机(s00)，若无输入事件，则机组一直处于停机(s00)，其特征在于，所述的方法包括：

2.根据权利要求1所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，启动模式包括发电自启动模式(e20)和抽水启动模式(e21)，抽水启动模式(e21)包括自启动模式(e21_1)和sfc辅助启动模式(s21_2)、复合启动模式(e21_3)和背靠背启动模式(e21_4)。

3.根据权利要求1所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，发电过程中，机组在停机(s00)工况下接收到监控系统的启动指令(e10)时，则启动工况转换，现态ns由停机(s00)更新为发电空转(s11)；

4.根据权利要求3所述的大型可变速抽水蓄能机组工况协调控制方法，其特征在于，在发电(s13)工况下，若接收到监控系统的控制模式指令，则保持发电(s13)工况，且使机组按照控制模式指令在功率优先控制模式(ctrl00)或转速优先控制模式(ctrl01)或开度优先控制模式(ctrl02)下运行。

5.根据权利要求3所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，发电(s13)工况下，若接收到监控系统的调相指令(e16)，启动工况转换，现态ns由发电(s13)转换为发电调相(s14)；

6.根据权利要求1所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，抽水过程中，机组在停机(s00)工况下接收到监控系统的启动指令(e10)时，则启动工况转换，现态ns由停机(s00)更新为抽水启动(s21)；

7.根据权利要求6所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，抽水(s23)工况下，若接收到监控系统的控制模式指令，则保持抽水(s23)工况，且使机组按照控制模式指令在功率优先控制模式(ctrl00)或转速优先控制模式(ctrl01)或开度优先控制模式(ctrl02)下运行。

8.根据权利要求6所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，抽水(s23)工况下，若无输入事件，则保持抽水(s23)，若接收到监控系统的调相指令(e16)，则启动工况转换，现态ns由抽水(s23)转换为抽水调相(s24)；

9.根据权利要求6所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，抽水(s23)工况下，若无输入事件，则保持抽水(s23)，若接收到监控系统的发电指令(e14)，则启动工况转换，现态ns由抽水(s23)转换为发电(s13)。

10.根据权利要求5或8所述的大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制方法，其特征在于，在发电空转(s11)、发电(s13)、发电调相(s14)、抽水(s23)和抽水调相(s24)工况下，若接收到监控系统的紧急停机指令(e18)，则启动工况转换，现态ns转换为停机转换(ss)。

技术总结本发明提出一种有限状态机的大型可变速抽水蓄能机组工况转换方法，涉及大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制技术。所述的方法包括：机组默认工况为停机(S00)，若无输入事件，则机组一直处于停机(S00)；设置机组工作模式和启动模式；若机组工作模式设为发电模式(e00)，且接收到机组监控系统的启动指令(e10)，则机组按照所设定的启动模式进入发电过程；若机组工作模式设为抽水模式(e01)，且接收到机组监控系统的启动指令(e10)，则机组按照所设定的启动模式进入抽水过程。本发明使可变速机组安全、快速而又柔和地实现工况转换，并且各转换阶段间衔接平滑，为大型可变速抽水蓄能机组监控系统工况协调控制仿真奠定理论基础。技术研发人员：陈满,邓长虹,彭煜民,贺儒飞,李贻凯,敬照亮,黄凡旗受保护的技术使用者：南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院技术研发日：技术公布日：2024/9/29