水电站气压式调压室系统小幅度波动的稳定条件和过渡过程

气压式调压室可以设置在覆盖深,岩性好的地段,其布置不受地形条件的影响,可以节省工程量,获得经济效益,国外有成功使用气压调压室而得到巨大经济效益的实例。气压式调压室的稳定断面较大。本文从实际情况出发,提出采用双气压式调压室,以减少单个调压室的水平横断面积。文中建立了双气压调压室的波动微分方程,论证了波动稳定的条件及其一般性。说明了上游双园筒式调压室系统,上游一个园筒式调压室与一个气压式调压室相串联的系统,上游单园筒式调压室,上游单气压式调压室诸情况均属本文特例,它们均临界稳定条件均包含在所导出的(13)式中,(13)式是托马条件的推广。还结合具体的算例讨论了影响波动稳定的各主要因素。指出:局部水头损失和调压井的位置对稳定区域和临界稳定断面的影响是重要的。本文还利用电子计算机方法给出了双气压式调压室、水轮机、调连器系统的调节过渡过程,并分析了调速器缓冲时间常数T_d,缓冲强度b_t以及调压井断面积对小幅度调节过渡过程的影响。计算机方法计算结果与临界稳定条件基本一致。     

带上游串联双调压室电站水力-调速系统稳定性的研究

上游串联双调压室可以作为超长引水隧洞水电站的重要的、可行的平压措施,本文开展了带此种平压措施的水电站水力-调速系统的稳定性的研究。首先建立了包括引水管道、调压室、水轮机、调速器、发电机等子系统的完整的水力-调速系统数学模型,推导出描述其系统动态特性的综合传递函数与自由运动方程,然后利用系统的稳定条件绘制稳定域的方式,分析了调压室面积和引水管道水流惯性对系统稳定性的影响。得到:上游串联双调压室水力-调速系统稳定域达到与只设置一个调压室系统相同稳定域时,双调压室的临界稳定断面积之和大于设置单调压室时所对应的稳定断面积;第二调压室(靠厂房)的面积越小,达到相同稳定域时两调压室的临界稳定断面积之和越大;两调压室之间管道的水流惯性占第二调压室上游段管道总水流惯性的比例越小,达到相同稳定域时,两调压室的临界稳定断面积之和与设置单调压室系统的临界稳定断面之差就越小。     

气垫式调压室临界稳定气体体积研究

借助开敞式调压室稳定理论建立的气垫式调压室临界稳定断面面积,其与气室气体高度相关,两者构成封闭气室体积。为摸清气垫式调压室水位波动稳定性与断面面积和室内气体体积关系,核实影响水位波动稳定的决定因素,通过分析“引水道－气垫式调压室”系统小波动稳定条件,发现其小波动稳定性与断面面积和室内气体体积均有关联,证实在满足结构、布置、施工等要求的“体积最小化条件”下,其小波动稳定性主要受室内气体体积影响,气垫式调压室临界稳定断面面积概念不准确,气垫式调压室不必局限于等面积体型。据此提出了气垫式调压室“临界稳定气体体积”及相应体型优化设计思路,建立了临界稳定气体体积计算公式,按照严格的求导判定法则分类分析确定了计算参数的取值,针对不同用途导出了多种实用计算公式。     

基于高通滤波器技术的电力系统霍普分岔控制

针对电力系统运行中出现的影响系统电能质量及安全运行的Hopf分岔现象,给出了一种基于高通滤波器技术的电力系统Hopf分岔控制方法。根据Hopf分岔发生的条件确定高通滤波器控制器的线性和非线性增益系数。通过控制有效地消除了控制前系统存在的Hopf分岔点,很大程度上增大了系统运行的稳定域。理论分析和仿真结果表明了该控制方法的有效性。     

水电机组轴系-调速耦合系统动态特性分析

水电机组轴系-调速耦合系统动态特性尚未揭示,制约机组调节优化控制。为此,建立了水电机组不同运行模式轴系-调速耦合系统非线性数学模型,研究分析了耦合系统的非线性动态响应特性。首先,采用Hopf分岔理论分析调速系统稳定域和分岔特性。进一步,仿真分析机组不同运行模式轴系-调速耦合系统的时频动态响应特性。结果表明：机组孤网和并网运行调速系统均存在超临界Hopf分岔,机组并网模式调速器参数稳定域较孤网模式增大。机组并网模式调速系统机组、电网频率动态响应存在多频特性,轴系振动会引发调压室水位动态响应超超低频振荡。并网与孤网模式相比并网模式系统动态响应超调量增大,调节时间缩短。机组孤网和并网运行轴系振动均为多频拟周期振动,但孤网模式轴系振动特性更复杂。     

基于分岔理论的永磁同步电机非确定参数混沌控制

主要研究永磁同步电机运行系统的分岔及混沌特性,将其数学模型进行无量纲化,得到简化后的混沌模型。经研究发现,系统在特定情况下存在着不稳定的分岔行为,确定外部输入,随着分岔参数的改变,系统平衡点的数目会发生变化。当分岔参数达到静态分岔点时,平衡点由一个变成两个;当分岔参数达到临界分岔点时,系统会产生连续的Hopf分岔现象,连续的Hopf分岔使得系统进入混沌状态。基于永磁同步电机参数不确定性,根据自适应控制理论,构建了一种自适应混沌控制器对参数不确定的永磁同步电机运行系统进行混沌控制。通过仿真验证该系统在加入控制器后会迅速到达稳定状态。     

尾水调压室位置对尾水管最小压力值的影响

尾水调压室位置是影响尾水管最小压力值的主要因素之一。本文通过理论分析、数值计算和工程实例,证明尾水调压室越过其临界位置向厂房方向移动,尾水管最小压力值变化不大、并略有恶化。该结果有利于地下厂房和尾水调压室的布置,缓解了洞室围岩稳定和过渡过程之间的矛盾。究其物理本质,在机组特性、导叶关闭规律确定的前提下,尾水管最小压力主要取决于尾水管延长段的水击压力、阻抗损失和调压室涌浪水位三者的叠加。由于尾水道总长度不变,移动尾水调压室位置,三者所起的作用相互消长,所以必然存在着有利于尾水管最小压力值的调压室临界位置。     

电力系统时滞稳定域临界点的快速搜索新方法

提出一种在二维时滞空间中快速求解电力系统时滞稳定域的新方法。依据电力系统时滞稳定域临界点关键特征值具有周期性的特点,通过空间映射构建临界函数,借助二分法在有限区域内求解该函数,获取时滞稳定域临界点的关键特征值及相关信息;再通过逆映射求取电力系统时滞稳定域的临界时滞,采用微扰方法判定临界时滞所围成的小扰动时滞稳定域,并进一步推广到大范围时滞区域中。该方法计算速度快、精度高,WSCC 3机9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。同时,对时滞稳定域边界拓扑特性深入研究表明:时滞只诱发稳定系统出现Hopf分岔,不会导致新的奇异诱导分岔点产生。     

弹性模型下基于稳定性的水电站调压室设置条件北大核心CSCD

调压室设置条件是水电站初步设计的重要判据之一,引水道较长的电站水流弹性对设置条件有明显影响。本文根据模型的频域特性简化了水击弹性模型,运用拉普拉斯变换理论建立水电站运行稳定性的数学模型。根据霍尔维之稳定性判据推导出简化弹性水击方程下基于稳定性的调压室设置判别条件。并给出了不同调速器参数下的稳定边界,探讨了波动发散程度与水流弹性的关系。通过对数学模型的主导极点分析,求解出转速波动的简化解析表达式,并与数学模型数值计算结果对比,验证了其正确性。根据解析表达式进一步推导出满足不同调节品质的调压室设置判别条件。结合工程实例,得出了考虑弹性时的最大水流惯性常数,对比先前的判别条件可得出水流弹性的重要影响。     

弹性模型下基于稳定性的水电站调压室设置条件

调压室设置条件是水电站初步设计的重要判据之一,引水道较长的电站水流弹性对设置条件有明显影响。本文根据模型的频域特性简化了水击弹性模型,运用拉普拉斯变换理论建立水电站运行稳定性的数学模型。根据霍尔维之稳定性判据推导出简化弹性水击方程下基于稳定性的调压室设置判别条件。并给出了不同调速器参数下的稳定边界,探讨了波动发散程度与水流弹性的关系。通过对数学模型的主导极点分析,求解出转速波动的简化解析表达式,并与数学模型数值计算结果对比,验证了其正确性。根据解析表达式进一步推导出满足不同调节品质的调压室设置判别条件。结合工程实例,得出了考虑弹性时的最大水流惯性常数,对比先前的判别条件可得出水流弹性的重要影响。