抽水蓄能机组水泵工况停机策略优化研究

陈晓潇

摘要：抽水蓄能机组具有起停迅速、反应灵敏以及可应调度要求在短时间内迅速转换为发电、抽水或调相等所需工况等特点，在系统电网中承担调峰、填谷、调频、调相、事故备用及黑起动等诸多任务，因此日平均起停次数较多，且工况转换频繁。这对于工况转换的时间、可靠性和控制流程的质量有着严格的要求。本文对抽水蓄能机组水泵工况停机策略优化进行分析，以供参考。

关键词：抽水蓄能机组；水泵工况；停机策略

引言

近年来，由于采用交流励磁的可变速抽水蓄能机组具有在抽水工况下也可以通过调节机组的机械转速以改变水泵入力，从而扩大水泵水轮机最佳运行范围，并可参与电网频率的自动控制等特点，在国内开始小规模试验和兴建，例如在建的丰宁二期抽水蓄能电站机组等。

1概述

抽油机是抽油机存储电站的核心部件之一。泵驱动通常采用高速双向车削、大容量、高水龙头和相对狭窄的水泵通道，从而导致独特的水动力不稳定问题(包括s属性区域、驼峰等。)中。这种液压不稳定性通过流体动力总成的转换修正，确保校验比常规机床组更复杂。这将导致与水发动机组完全不同的过渡，例如。b .用于在静电放电时调节球阀，在泵断电时反转电机等。对于球阀是否参与机组换流改造、泵断电是否允许发动机转速反转、机房机组换流后转速的提高是否实际上在工程上未达成一致意见，泵电流的反转是否会直接导致泵站转速的静电反转等问题，通过实际电站研究水泵电流回归的相关问题，探讨水电站换流改造的方法明确把握水电站水泵停电反转相关问题，实现污水厂的验收稳定

2抽水蓄能机组大波动工况转速

调节保证计算要求是指在机组的运行工况发生变化时，对机组的转速上升值、压力管道和蜗壳内的压力最大升高值及最大降低值以及尾水管内的最大真空值等系列关键指标的控制要求，它对水电站的设计与运行有着重要的影响。机组突然甩去负荷或者增加全部负荷的大波动过渡过程是对水电站水轮发电机组安全运行威胁最大的工况之一。在甩负荷的过程中，由于导叶迅速关闭，引水系统会产生较大的水击压力，同时因为发电机负荷变为零，较大的机械力矩也会使机组转速急剧上升，水击压力和机组转速过大将会威胁机组与水工建筑物的安全，同时也可能因为系统存在的不稳定性问题而引起系统的振荡。因此，对可变速机组甩负荷过渡过程的调节保证计算是非常重要的。应用双馈感应电机（DFIM）能够实现在水泵水轮机在运行中连续变化转速。同时，经验表明，由于发热限制，双馈感应电机技术的转速变化不能超过额定转速的±10％范围。当转速在这一范围内以不同的起始速度发生事故甩负荷时，对于机组转速响应规律的研究十分关键。在初始运行转速不同于额定转速时，对机组甩负荷后的最大转速的变化及转速上升规律的探讨意义明确。

3转速变化规律

本节将对可变速机组在事故甩负荷工况下的动态响应特性进行分析。导叶起始开度为0.88p.u.，关闭规律为20s直线关闭。通过分析可变速机组在一定范围内的不同初始转速下甩负荷后的动态响应规律，得出了以下结论：可变速机组在事故甩负荷工况下，不同的起始转速造成的转速最大值的差值小于其起始转速的差值。在事故甩负荷的工况下，对不同起始转速下的转速变化规律进行仿真计算与研究。基于白莲河抽水蓄能电站，保持其他条件不变，仅将白莲河抽水蓄能电站的常规机组模型“替换”为应用双馈感应电机的可变速机组模型，其起始转速的变化范围在额定转速（250r/min）的10%以内，在230r/min到270r/min之间。“改造”后的电站的最大允许转速仍然是375r/min，最大允许相对转速上升值为50%。在下文的不同起始转速的对比模拟之中，唯一的变量是起始转速，机组的其他参数均保持一致。

4研究方法

将数值模拟与现场试验相结合，根据Sutter变换理论引入修正因子，建立黑色弹性体电站水塔瀑布的基于Simulink和S-Function的机构模型，对泵故障过程的瀑布进行计算，指导现场试验，并分析泵站因不同PCB测试数据而停机时电机过流的情况。分析了振动、振动等级、压力热和gcb电子寿命特性等稳定性特征，分析了泵静止和相位吸油组(CP-P条件)在通电时的稳定性参数差异，确定了泵运行失效时的最佳负荷和护栏开启，并优化了水泵失效策略。对此，CP-P运行的运行稳定性比较是基于这样的假设，即在集水区复位后，monteure电厂水泵接通20秒以上，导叶不断接通，集料的振动压力保持一定水平，以判断水泵运行集料的稳定性变化是否可行。

4水泵停机控制策略优化与效果验证

根据机组水泵静止状态的仿真和测量结果，水泵状态下电关闭的叶片可以在当前椭圆值下自由选择。根据压力特性分析，水泵断电时的最佳通风能力设置在1.7%以下。从稳定性特性分析中可以看出，停电时机器水泵状态最好关闭不到3.89%。关断电流是GCB电气寿命的主要因素，因为关断电流会延长GCB电气的寿命，并在停电时大幅降低开机电流，具体取决于操作线路的关断方式。综上所述，黑山发电厂水泵在停电时最好关闭。国内水电站水泵状态控制准则通常是通过在故障期间吸收机组的功率或电流或护栏打开来确定的。monteure电厂水泵的水位下降已关闭，GCB指令已更改:①主信号。所有图纸均已关闭；①911报警电话。吸收功率≤ 65mw，延迟0.5s。其中，65mw是集料水泵启动时的喷水保护值，五氯苯酚p运行后20秒内对功率波动的吸收范围为-36.70 ~-64.39 MW，平均值为-52.34 MW，因此，启动喷水保护后的待机信号确定为≤65532；65 MW是为了确保集料正常关闭。

5分析与讨论

①在各种闭合机构中，动量强化的变化取决于导向叶片的闭合时间。当导板的闭合时间小于15s/100%时，力矩方向不会改变。在这种情况下，扭矩制动力矩所消耗的电流可以与集料的存储快速平衡，使机构迅速关闭为零。随着验收时间的增加(超过15s/100%)，旋转系统吸收的能量会随着验收时间的延长而反向加速机器。叶片完全闭合后，轴承的摩擦、风车等速度会减慢。如果导叶的验收时间大于31s/100%，则由于泵车轮在第一象限和第四象限的经典s特性，转矩方向会发生变化。①水泵关闭后，前6.5秒(5.0-11.5秒)的扭矩随着叶片关闭而大幅降低，叶片不同验收时间的动量曲线一致，表明在此期间叶片关闭时间的变化不影响泵力矩变化规律；由于力马达失去了与电网的连接，电磁转矩降至零，如果力扭矩和电磁转矩之间的平衡受到破坏，不管轴承摩擦、通风块如何，泵车轮的操作点将快速从模型特性曲线的第三象限移动到第二象限。

结束语

参考相关国家标准并结合笔者所参与项目的实际运行要求，本文把工况分为稳态工况、过渡工况及特殊工况。其中，稳态工况包括停机工况、发电及发电调相工况、抽水及抽水调相工况。过渡工况则指旋转热备工况。特殊工况包括线路充电、黑起动、SFC拖动、背靠背起动及拖动等工况。而机组从其中某一工况到另一工况的过程则称为工况转换。

参考文献

[1]张敏.可变速抽水蓄能机组水泵工况功率响应及一次调频特性研究[D].西安理工大学,2019.

[2]许雨喆.基于废弃矿井的抽水蓄能电站设计[D].安徽理工大学,2019.

[3]许颜贺.抽水蓄能机组调速系统参数辨识及控制优化研究[D].华中科技大学,2017.

[4]刘海涛.交流励磁抽水蓄能机组参与系统调频的控制策略研究[D].重庆大学,2017.

[5]葛军强.抽水蓄能电站水泵水轮机组国产化应用效果评价[D].华北电力大学,2017.