可變速控制裝置的試驗裝置、試驗方法以及試驗系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施方式涉及對包含可變速交流機、電力轉換裝置等的可變速系統進行控制的可變速控制裝置的試驗裝置、試驗方法、以及試驗系統。
【背景技術】
[0002]同步機以與電力系統的頻率同步的一定的旋轉速度旋轉。但是，通過使用電力轉換裝置調整向同步機供給的電力的頻率，能夠調整同步機的旋轉速度。另外，雙重供電交流機通過使用電力轉換裝置控制二次繞組的電壓、電流的頻率，能夠調整旋轉速度。應用該原理的代表性的系統包括可變速抽水發電系統。
[0003]可變速抽水發電系統的主要構成設備是水栗水輪機(pump turbine)(原動機)、雙重供電發電電動機(雙重供電交流機)、二次勵磁裝置(電力轉換裝置)，發電電動機經由主要變壓器連接于電力系統。另外，電力轉換裝置經由電力轉換裝置用變壓器連接于主要變壓器。另一方面，可變速控制裝置控制水栗水輪機的導流葉片以及電力轉換裝置，并控制可變速抽水發電系統的輸入輸出、旋轉速度。作為可變速抽水發電系統的現有技術，有日本專利第3629802號公報。
[0004]為了提高工廠試驗的可靠性，期望的是組合可變速控制裝置的控制對象與可變速控制裝置來進行試驗。但是，在是可變速抽水發電系統那樣大規模的系統的情況下，難以在工廠中組合作為控制對象的水栗水輪機、發電電動機、以及電力轉換裝置與可變速控制裝置。即使完成了組合全部的控制對象與可變速控制裝置，也難以在工廠中進行連接了實際的水路系統、電力系統的狀態下的組合試驗。因此，以往進行了模擬可變速抽水發電系統的小型的試驗裝置與可變速控制裝置的組合試驗。
[0005]關于可變速抽水發電系統的穩定特性、動態特性，能夠利用由旋轉機等構成的小型的試驗裝置進行模擬。但是，由于難以利用小型的試驗裝置模擬實機的電抗成分與電阻成分，因此難以利用小型的試驗裝置高精度地模擬實機的電磁的瞬態現象。因此，在工廠試驗中，不能高精度地模擬電力系統故障時的瞬態現象并確認可變速控制面板的特性。
【發明內容】
[0006]發明要解決的課題在于提供一種能夠不使用實機而高精度地模擬實際的可變速系統的舉動的可變速控制裝置的試驗裝置、試驗方法以及試驗系統。
[0007]實施方式的可變速控制裝置的試驗裝置用于模擬包含原動機、交流機以及電力轉換裝置的可變速系統的舉動，具備:原動機運算部件，使用與該原動機相關的狀態量和規定的傳遞函數，運算上述原動機的舉動；交流機運算部件，使用與該交流機相關的狀態量和規定的傳遞函數，運算上述交流機的舉動；以及電力轉換裝置運算部件，使用與該電力轉換裝置相關的狀態量和規定的傳遞函數，運算上述電力轉換裝置的舉動；各運算部件使用其他運算部件的運算結果來進行運算。
[0008]根據實施方式，能夠不使用由實機、旋轉機等構成的試驗裝置而提高精度地模擬實際的可變速系統的舉動。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示一實施方式的可變速抽水發電系統的基本構成的圖。
[0010]圖2是表示組合圖1中所示的可變速控制裝置與規定的試驗裝置(模擬裝置)而進行試驗的情況下的構成的一個例子的圖。
[0011]圖3是表示圖2中所示的雙重供電發電電動機運算部為了運算雙重供電發電電動機的舉動而使用的傳遞函數的構成的一個例子的圖。
[0012]圖4是表示圖2中所示的主要變壓器運算部為了運算雙重供電發電電動機的舉動而使用的傳遞函數的構成的一個例子的圖。
[0013]圖5是表示該實施方式中的試驗的動作的一個例子的圖。
[0014]圖6是表示圖2的構成的變形例(應用于全轉換器方式的情況下的構成例)的圖。
[0015]附圖標記說明
[0016]1…電力系統，2…主要變壓器，3…二次勵磁裝置用電源變壓器，4…二次勵磁裝置(電力轉換裝置)，5…雙重供電發電電動機(雙重供電交流機)，6...水栗水輪機(原動機)，10…試驗裝置，1L...電力系統運算部，12…主要變壓器運算部，13…二次勵磁裝置用電源變壓器運算部，14...二次勵磁裝置(電力轉換裝置)運算部，15...雙重供電發電電動機運算部，16…水栗水輪機運算部，20…可變速控制裝置，30…計算機，141...電力轉換裝置運算部，141’…電力轉換裝置控制部。
【具體實施方式】
[0017]以下，參照附圖對實施方式進行說明。
[0018]圖1是表示一實施方式的可變速抽水發電系統的基本構成的圖。
[0019]作為主要構成要素，可變速抽水發電系統具有:主要變壓器2，該主要變壓器2的二次繞組連接于電力系統1，并且該主要變壓器2的一次繞組連接于雙重供電發電電動機(雙重供電交流機)5側；二次勵磁裝置用電源變壓器3，用作二次勵磁裝置4用的電源變壓器；二次勵磁裝置(電力轉換裝置)4，具有對雙重供電發電電動機5的二次繞組施加可變頻率的交流的頻率轉換器；雙重供電發電電動機5 ;連結于雙重供電發電電動機5的水栗水輪機(原動機)6等，除此之外，可變速抽水發電系統還具備控制這些要素中的至少二次勵磁裝置4與水栗水輪機6的可變速控制裝置20。
[0020]可變速控制裝置20具有對二次勵磁裝置4所輸出的交流電壓、電流、頻率、或相位等進行控制的二次勵磁裝置控制功能、以及例如通過導流葉片開度操作來控制水栗水輪機6的輸出的水栗水輪機控制功能(包含調節器控制功能)。
[0021]圖2是表示組合圖1中所示的可變速控制裝置20與規定的試驗裝置(模擬裝置)10而進行試驗的情況下的構成的一個例子的圖。
[0022]試驗裝置(模擬裝置)10是例如能夠通過中央運算處理裝置(CPU)、程序、與試驗裝置外部的接口等來實現的裝置，并且是通過運算處理模擬包含上述電力系統1、主要變壓器2、二次勵磁裝置用電源變壓器3、二次勵磁裝置4、雙重供電發電電動機5、水栗水輪機6的可變速抽水發電系統的舉動(動態特性)的裝置。該試驗裝置10與可變速控制裝置20組合使用，在試驗中，一邊根據從可變速控制裝置20輸送過來的各種控制信號使狀態變化，一邊向可變速控制裝置20賦予表示各種狀態的信號。
[0023]在試驗中，可變速控制裝置20 —邊掌握從試驗裝置10輸送過來的信號所示的各種狀態，一邊向試驗裝置10賦予可變速抽水發電系統的控制信號。
[0024]計算機30在組合試驗裝置10與可變速控制裝置20而進行試驗時連接于試驗裝置10與可變速控制裝置20。計算機30能夠在試驗中利用顯示部實時地監視因可變速控制裝置20的控制動作以及試驗裝置10的模擬動作而變化的可變速抽水發電系統的狀況。
[0025]作為各種運算功能，試驗裝置10具有電力系統運算部11、主要變壓器運算部12、二次勵磁裝置用電源變壓器運算部13、二次勵磁裝置(電力轉換裝置)運算部14、雙重供電發電電動機運算部15、以及水栗水輪機運算部16，各運算部使用其他運算部的運算結果來進行運算。另一方面，可變速控制裝置20具有實現上述二次勵磁裝置控制功能的二次勵磁裝置控制部14'、以及實現上述水栗水輪機控制功能的水栗水輪機控制部16'。
[0026]電力系統運算部11 一邊輸入主要變壓器運算部12的運算結果，一邊使用與該電力系統1相關的狀態量和規定的傳遞函數來運算電力系統1的舉動。
[0027]主要變壓器運算部12 —邊輸入雙重供電發電電動機運算部15的運算結果和二次勵磁裝置用電源變壓器運算部13的運算結果，一邊使用與該主要變壓器2相關的狀態量和規定的傳遞函數來運算主要變壓器2的舉動。
[0028]二次勵磁裝置用電源變壓器運算部13 —邊輸入主要變壓器運算部12的運算結果、雙重供電發電電動機運算部15的運算結果、以及二次勵磁裝置運算部14的運算結果，一邊使用與該二次勵磁裝置用電源變壓器3相關的狀態量和規定的傳遞函數來運算二次勵磁裝置用電源變壓器3的舉動。
[0029]二次勵磁裝置運算部14 一邊輸入從二次勵磁裝置控制部1^輸送過來的控制信號，一邊使用與該二次勵磁裝置4相關的狀態量和規定的傳遞函數來運算二次勵磁裝置4的舉動，并將該運算結果輸出到二次勵磁裝置控制部14'。
[0030]雙重供電發電電動機運算部15 —邊輸入水栗水輪機運算部16的運算結果、二次勵磁裝置運算部14的運算結果、以及主要變壓器運算部12的運算結果，一邊使用與該雙重供電發電電動機5相關的狀態量和規定的傳遞函數來運算雙重供電發電電動機5的舉動，并將該運算結果輸出到二次勵磁裝置控制部14'。
[0031]水栗水輪機運算部16 —邊輸入從水栗水輪機控制部W輸送過來的控制信號，一邊使用與該水栗水輪機6相關的狀態量和規定的傳遞函數來運算水栗水輪機6的舉動，并將該運算結果輸出到水栗水輪機控制部W。
[0032]上述運算部11?16所使用的傳遞函數的全部或其一部分包含可變常數。可變常數按照運算部11?16中的至少一個運算結果或狀態量