【摘要】：抽水蓄能機組作為電網調峰調頻的主力機組之一,在運行過程中將經歷各種復雜工況下的過渡過程。目前已建和在建的大容量抽水蓄能主要采用一洞雙機的管道布置形式,由此引入的水力耦合與電力耦合交織,帶來了大量單管單機抽水蓄能電站中不存在的新問題,小擾動穩(wěn)定性問題便是其中之一。在系統建模方面,一洞雙機式抽水蓄能電站部件模塊多,各部件間關系復雜,形成的描述方程階數高,分析困難;在工作模式方面,兩臺機可分別采用多種控制模式及參數組合,產生了許多雙機同時運行時獨有的工況。目前的研究雖已涉及多機并列運行和抽水蓄能機組的穩(wěn)定性問題,但將一洞雙機式抽水蓄能電站整體建模分析的成果較少,在論證方面也僅僅停留在理論分析和數值仿真階段,幾乎沒有實測的數據支持。理論的不完善迫使運行策略趨于保守,這大大制約了一洞雙機式抽水蓄能電站的高效應用,降低了其帶來的經濟價值。針對現有研究存在的不足,本文將理論分析、數值仿真與實驗數據結合,就一洞雙機式抽水蓄能電站小擾動穩(wěn)定性問題展開如下幾部分研究:(1)特征線法仿真程序的編制。以經典的求解一維管道瞬變流問題的特征線法為基礎,結合Preissmann四點中心差分隱格式法,將管道系統中的各個管道單元化。逐個分析一洞雙機式抽水蓄能電站中涉及的各個部件,建立相應的模型,特別是針對水泵水輪機這一難以建模的對象,采用B樣條曲面擬合其特性曲線,得到插值表達式,以便于程序處理。借助拓撲學相關知識,完成電站各部件間拓撲關系和描述方程組的自動建立,實現并行化的解算。編制完成的特征線法仿真程序可以適用于一洞雙機式抽水蓄能電站中發(fā)生的絕大多數工況,在給定參數后也能為其他理論方法如傳遞函數法提供對比,提高后者的建模精度和可信度。(2)一洞雙機系統小擾動穩(wěn)定性分析。將抽水蓄能機組各部件傳遞函數結合,依據阻抗法的相關理論,形成一個總體傳遞函數方程組,并與真實電站的實測數據及特征線法的計算結果對比,驗證其準確性。對不同的工況進一步推導特化的方程,并運用線性控制理論,求出系統在這些工況下關于調速器參數Kp、Ki的根軌跡、增益裕度和相角裕度。根據得到的時域、頻域指標,比較不同工作模式、工況下的系統穩(wěn)定性和調節(jié)品質,為電站運行策略的選擇提出指導意見。(3)一洞雙機系統小擾動模型實驗。借助已有的一洞雙機式模型抽水蓄能電站實驗平臺,設計了一臺機運行時的系統小擾動穩(wěn)定域測量實驗,并與基于傳遞函數法的理論得到的穩(wěn)定域和基于特征線法的時域仿真結果進行了對比。結果對比中良好的一致性證明了理論分析和數值模型的可靠性。此外還設計了雙機同時運行的相關實驗,定性的證明了基于傳遞函數法的相關結論,具有一定的參考價值。經數值仿真及實驗驗證后的一洞雙機式抽水蓄能電站總體傳遞函數模型,可用于對符合條件的已建成或在建中的此類電站的小擾動穩(wěn)定性及調節(jié)品質分析中,并可進一步推廣到包含三機或更多機組臺數的抽水蓄能電站中,具有較高的適用性。
【圖文】：

洞雙機是指在抽水電站的一個水力單元中，從上游水庫引出的一根主管在機組前逡逑分岔，分別為兩臺機組供水，機組引出的兩根尾水管道合為一根主管后再連接到逡逑下游水庫，形成的共享引水及尾水主管的水力布置，如圖１－２所示。某些抽水蓄逡逑能電站在引水及尾水主管部分設有調壓室，也屬于這種類型。本文的抽水蓄能機逡逑組專指安裝混流式水泵水輪機，配套同步發(fā)電電動機，并采用一檔轉速的機組。逡逑這種機組中的過渡過程相對一般的常規(guī)機組要復雜得多，主要是由以下兩個因素逡逑引起：逡逑２逡逑

Ａ邋Ｐｒｏｐｏｓｅｄ邋ＰＵＬＳ邐＼邐應函卜‘逡逑圖１－１中國投運、籌建抽水蓄能電站圖％逡逑１．２研究范疇與意義逡逑本文研究的主題是一洞雙機式抽水蓄能電站中小擾動過渡過程的穩(wěn)定性。一逡逑洞雙機是指在抽水電站的一個水力單元中，從上游水庫引出的一根主管在機組前逡逑分岔，分別為兩臺機組供水，機組引出的兩根尾水管道合為一根主管后再連接到逡逑下游水庫，形成的共享引水及尾水主管的水力布置，如圖１－２所示。某些抽水蓄逡逑能電站在引水及尾水主管部分設有調壓室，也屬于這種類型。本文的抽水蓄能機逡逑組專指安裝混流式水泵水輪機，，配套同步發(fā)電電動機，并采用一檔轉速的機組。逡逑這種機組中的過渡過程相對一般的常規(guī)機組要復雜得多，主要是由以下兩個因素逡逑引起：逡逑２逡逑
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV743;TV734

【參考文獻】

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1 劉聰;劉英;張成華;鄧正海;;抽水蓄能電站過渡過程數值仿真研究[J];水電與新能源;2015年05期

2 王杰飛;程遠楚;劉鋼鋼;;一種新的水泵水輪機全特性曲線處理方法及其工程應用[J];水力發(fā)電學報;2015年03期

3 黃文濤;常黎;黃正軍;劉德祥;張登;;基于BP網絡的水泵水輪機全特性空間曲面描述[J];水電能源科學;2013年12期

4 楊桀彬;楊建東;王超;;基于空間曲面的水泵水輪機機組數學模型及仿真[J];水力發(fā)電學報;2013年05期

5 張春;楊建東;;高水頭抽水蓄能電站球閥與導葉聯動的關閉規(guī)律研究[J];水電能源科學;2011年12期

6 張健;盧偉華;范波芹;胡建永;;輸水系統布置對抽水蓄能電站相繼甩負荷水力過渡過程影晌[J];水力發(fā)電學報;2008年05期

7 邵衛(wèi)云,毛根海,劉國華;基于曲面擬合的水泵水輪機全特性曲線的新變換[J];浙江大學學報(工學版);2004年03期

8 王林鎖,索麗生,劉德有;可逆式水泵水輪機全特性曲線處理新方法[J];水力發(fā)電學報;2000年03期

9 沈祖詒,孫昀;WINDOWS界面下水力-機械過渡過程仿真計算通用軟件[J];水力發(fā)電;2000年07期

10 劉光臨,郭滿華;水泵全性能曲線的計算機仿真[J];水利學報;1998年08期

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1 楊桀彬;基于空間曲面的水泵水輪機全特性及過渡過程的研究[D];武漢大學;2014年

2 趙桂連;水電站水機電聯合過渡過程研究[D];武漢大學;2004年

本文編號：2643017