建立引水系統(tǒng)的水力變化模型是水電機(jī)組非線性建模和仿真中的重要內(nèi)容,同時(shí)水力因素對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程的影響也是研究機(jī)組和電網(wǎng)穩(wěn)定性時(shí)需要系統(tǒng)性考慮的主要問題。本文提出了一種改進(jìn)的特征線法,針對(duì)水輪機(jī)及引水系統(tǒng)建立了包含基本特征線法的聯(lián)合非線性模型,以及包含可選水擊模型的模塊化非線性模型,以開展特征線法及其變體的對(duì)比研究,為今后水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的大小波動(dòng)仿真提供一定的理論指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上,以國(guó)內(nèi)某大型水電站機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行模式為例,在頻率和負(fù)載的大、小擾動(dòng)作用下,研究了剛性和彈性水擊、特征線法及其變體模型的仿真結(jié)果,分析了各模型計(jì)算的瞬時(shí)水頭的差別,得出了不同模型參數(shù)的調(diào)節(jié)規(guī)律和影響效果。結(jié)果表明,在大小波動(dòng)條件下不同引水系統(tǒng)模型對(duì)于機(jī)組水頭變化趨勢(shì)的描述基本一致,僅在局部極值附近的計(jì)算結(jié)果有所差別,且在大波動(dòng)條件下較為明顯,但可通過調(diào)整具體的模型參數(shù)減小這種差別。

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圖1基于水輪機(jī)及引水系統(tǒng)聯(lián)合非線性模型的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺(tái)

該平臺(tái)中控制器模型采用并聯(lián)PID結(jié)構(gòu)（其中參數(shù)KP、KI和KD分別為比例、積分和微分增益；T1v為微分時(shí)間常數(shù)；bp為永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)），隨動(dòng)系統(tǒng)模型包含中間接力器（其中參數(shù)Ty1為中間接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)，s）、主接力器（其中參數(shù)Ty為主接力器反應(yīng)時(shí)間常數(shù)，s），導(dǎo)葉開啟速度限制和分....

圖2水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺(tái)的控制器模型結(jié)構(gòu)

圖1基于水輪機(jī)及引水系統(tǒng)聯(lián)合非線性模型的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺(tái)圖3水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺(tái)的隨動(dòng)系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)

圖3水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺(tái)的隨動(dòng)系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)

圖2水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺(tái)的控制器模型結(jié)構(gòu)3.2模塊化非線性模型

圖4水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程迭代計(jì)算的基本流程

模塊化非線性模型是將水電機(jī)組聯(lián)合非線性模型分離，將各子系統(tǒng)封裝為獨(dú)立的模塊進(jìn)行仿真，這樣做的好處是在每個(gè)采樣周期內(nèi)避免了迭代計(jì)算，同時(shí)可視化效果好，便于模塊的移植和重復(fù)利用�；谀K化非線性模型的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在MATLAB\SIMULINK環(huán)境下的整體結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5基于....

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