一种火力发电厂电气系统的仿真方法及系统与流程

    技术2025-07-19  12


    本发明属于火电厂电气系统建模领域,尤其涉及一种火力发电厂电气系统的仿真方法及系统。


    背景技术:

    1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。

    2、加快建设新型电力系统,构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统是未来电力系统发展的战略目标。虽然,大力发展新能源是电源发展的主要趋势,但是传统火电电源在一段时期内仍占重要地位,大型火电厂承担着构建工频电网、提供工频电压、保证电网基础负荷、冬季供暖及一次调频调压等关键职责。

    3、以风电和光伏为代表的新能源装机容量增长迅速,新能源发电出力的间歇性和波动性,对传统的电网和大型火电厂提出了新的挑战。火电厂需要精细化的工具研究新能源的接入的影响,研究以保障电厂和电网运行的稳定性和安全性。电气系统动态仿真是解决上述问题的有效方法,通过建立准确的电气系统模型,通过模拟系统各类运行工况,可以观察和评估电气系统的运行特性,及时发现系统中潜在的问题,排除隐患。

    4、现阶段对于火电厂建模,主要包括几个方向:(1)对电厂运行状态进行建模,模拟电厂运行各种工况,训练操作流程,排除系统故障,以此提高运行人员的操作水平、提升熟练程度,实现火力发电厂机组安全运行;(2)对火电同步发电机组进行建模,以此为基础分析火电机组与电网的耦合特性,包括稳态调频调压、短路故障特性、振荡模态等,为电网调度分析系统运行方式提供技术支撑;(3)对火电厂热力及辅助运行系统进行建模,包括热力系统(锅炉、汽水),脱硫脱硝系统等,分析电厂燃料经济性,提高排放质量;(4)对火电厂设备、厂房等进行3d建模,以实现对电厂的各种发电设施进行可视化管理,提升工作人员对电厂的熟悉程度,提高系统设备管理效率,对故障设备快速准确定位,缩短设备故障排除时间,提高设备检修效率。

    5、综上所述,对于大型火电厂建模,目前国内外还没有开展针对电气系统运行的建模仿真研究,随着可再生能源在电网中的比例不断提高,要求火电厂有更为灵活的调节能力,例如在部分区域电网公司要求火电厂配备一定容量的储能以提升调节能力,在电厂内部增加储能系统(包括电力电子变流)将会改变电厂内部电气系统的运行动态特征,而未从电气系统仿真的角度对厂内电气系统的运行特性进行研究,难以有效保障电厂和电网运行的稳定性和安全性。


    技术实现思路

    1、为克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种火力发电厂电气系统的仿真方法及系统,对火力发电厂的电气系统进行建模仿真,从而研究电气系统的运行特性,及时发现系统中潜在的问题,排除隐患,有效保障电厂和电网运行的稳定性和安全性。

    2、为实现上述目的,本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案:

    3、本发明第一方面提供了一种火力发电厂电气系统的仿真方法。

    4、一种火力发电厂电气系统的仿真方法,包括:

    5、获取待仿真火电厂的电气系统图纸、运行方式和运行数据;

    6、依据电气系统图纸,建立不同设备的元件运行模型;

    7、根据运行方式和运行数据,连接各个设备的元件运行模型,得到火力发电厂电气系统的仿真模型;

    8、基于构建的仿真模型,设置多种故障事件,进行仿真。

    9、进一步的,所述电气系统图纸,包括火电厂主接线图纸、火电厂厂用电接线图纸、励磁系统参数实验报告、400v电压等级配置接线图集及全厂一次系统图。

    10、进一步的,所述运行方式是各个设备之间的连线组合方式;

    11、所述运行数据包括电气主接线系统中关键节点的电流、电压、功率的基准值和标幺值。

    12、进一步的,所述建立不同设备的元件运行模型,具体为:

    13、基于powerfactory软件,为不同设备,选用元件模型,根据实际参数,构建元件运行模型,设置模型参数。

    14、进一步的,所述元件模型,包括双母线、单母线、双绕组变压器、三绕组变压器、同步电动机、恒功率负荷、避雷器;

    15、所述模型参数,包括各元件的名称类型、电压等级、额定容量、潮流运行下的实际容量、电动机的效率、发电机的输出功率、电厂类型、本地控制器控制方式、变压器的绕组类别、短路阻抗。

    16、进一步的,所述设置多种故障事件,是设置故障位置、故障类型及故障时间进行故障仿真。

    17、进一步的,还包括,通过故障仿真,研究不同电气量的特征,分析故障对电气系统的影响及其引发的连锁事故,并验证模型的鲁棒性和动态稳定性。

    18、本发明第二方面提供了一种火力发电厂电气系统的仿真系统。

    19、一种火力发电厂电气系统的仿真系统,包括:

    20、数据获取模块,被配置为:获取待仿真火电厂的电气系统图纸、运行方式和运行数据;

    21、元件建模模块,被配置为:依据电气系统图纸,建立不同设备的元件运行模型;

    22、系统建模模块,被配置为:根据运行方式和运行数据,连接各个设备的元件运行模型,得到火力发电厂电气系统的仿真模型;

    23、模型仿真模块,被配置为:基于构建的仿真模型,设置多种故障事件,进行仿真。

    24、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法中的步骤。

    25、本发明第四方面提供了电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法中的步骤。

    26、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果:

    27、本发明基于待仿真火电厂的电气系统图纸、运行方式和运行数据,构建不同设备的元件模型,进而得到电气系统的仿真模型,利用仿真模型进行各种故障仿真,从而研究电气系统的运行特性,及时发现系统中潜在的问题,排除隐患,有效保障电厂和电网运行的稳定性和安全性。

    28、本发明构建的仿真模型,可以帮助分析和优化火电厂的电力系统设计,提高系统的效率和可靠性;可以模拟不同运行条件下的电力系统性能,帮助预测和解决潜在问题;可以用于评估新技术和设备在电力系统中的应用效果,帮助优化系统的配置和运行方式;可以进行电力系统的故障诊断和故障排除,提高系统的可靠性和安全性;可以用于培训和教育,帮助操作人员更好地理解和操作电力系统。

    29、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



    技术特征:

    1.一种火力发电厂电气系统的仿真方法,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法,其特征在于,所述电气系统图纸,包括火电厂主接线图纸、火电厂厂用电接线图纸、励磁系统参数实验报告、400v电压等级配置接线图集及全厂一次系统图。

    3.如权利要求1所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法,其特征在于,所述运行方式是各个设备之间的连线组合方式;

    4.如权利要求1所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法,其特征在于,所述建立不同设备的元件运行模型,具体为:

    5.如权利要求4所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法,其特征在于,所述元件模型,包括双母线、单母线、双绕组变压器、三绕组变压器、同步电动机、恒功率负荷、避雷器;

    6.如权利要求1所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法,其特征在于,所述设置多种故障事件,是设置故障位置、故障类型及故障时间进行故障仿真。

    7.如权利要求1所述的一种火力发电厂电气系统的仿真方法,其特征在于,还包括,通过故障仿真,研究不同电气量的特征,分析故障对电气系统的影响及其引发的连锁事故,并验证模型的鲁棒性和动态稳定性。

    8.一种火力发电厂电气系统的仿真系统,其特征在于,包括:

    9.一种电子设备,其特征是,包括:

    10.一种存储介质,其特征是,非暂时性地存储计算机可读指令,其中,当所述计算机可读指令由计算机执行时,执行权利要求1-7任一项所述的方法。


    技术总结
    本发明提出了一种火力发电厂电气系统的仿真方法及系统,涉及火电厂电气系统建模领域,具体方案包括:获取待仿真火电厂的电气系统图纸、运行方式和运行数据;依据电气系统图纸,建立不同设备的元件运行模型;根据运行方式和运行数据,连接各个设备的元件运行模型,得到火力发电厂电气系统的仿真模型;基于构建的仿真模型,设置多种故障事件,进行仿真;本发明对火力发电厂的电气系统进行建模仿真,从而研究电气系统的运行特性,及时发现系统中潜在的问题,排除隐患,有效保障电厂和电网运行的稳定性和安全性。

    技术研发人员:李诚帅,高文彦,高健,张涛,王亚婕
    受保护的技术使用者:国能寿光发电有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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