建立引水系統(tǒng)的水力變化模型是水電機組非線性建模和仿真中的重要內(nèi)容,同時水力因素對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程的影響也是研究機組和電網(wǎng)穩(wěn)定性時需要系統(tǒng)性考慮的主要問題。本文提出了一種改進的特征線法,針對水輪機及引水系統(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比研究,為今后水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的大小波動仿真提供一定的理論指導。在此基礎上,以國內(nèi)某大型水電站機組孤網(wǎng)運行模式為例,在頻率和負載的大、小擾動作用下,研究了剛性和彈性水擊、特征線法及其變體模型的仿真結果,分析了各模型計算的瞬時水頭的差別,得出了不同模型參數(shù)的調(diào)節(jié)規(guī)律和影響效果。結果表明,在大小波動條件下不同引水系統(tǒng)模型對于機組水頭變化趨勢的描述基本一致,僅在局部極值附近的計算結果有所差別,且在大波動條件下較為明顯,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基于水輪機及引水系統(tǒng)聯(lián)合非線性模型的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺

該平臺中控制器模型采用并聯(lián)PID結構（其中參數(shù)KP、KI和KD分別為比例、積分和微分增益；T1v為微分時間常數(shù)；bp為永態(tài)轉差系數(shù)），隨動系統(tǒng)模型包含中間接力器（其中參數(shù)Ty1為中間接力器反應時間常數(shù)，s）、主接力器（其中參數(shù)Ty為主接力器反應時間常數(shù)，s），導葉開啟速度限制和分....

圖2水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺的控制器模型結構

圖1基于水輪機及引水系統(tǒng)聯(lián)合非線性模型的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺圖3水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺的隨動系統(tǒng)模型結構

圖3水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺的隨動系統(tǒng)模型結構

圖2水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真平臺的控制器模型結構3.2模塊化非線性模型

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

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

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