电力系统仿真计算用水轮机建模技术研究

针对目前电力系统仿真计算所采用的水轮机模型精度较差的问题,对水轮机及其有压引水系统进行了分析;根据电力系统仿真计算的要求,简化和改进了水轮机及其有压引水系统仿真模型,提出了根据机组引水系统的特性来选择相应的水击模型的建议。仿真实例说明,改进后的模型仿真精度得到了提高,可用于系统仿真计算。     

长隧洞水力发电系统水机电耦联暂态分析北大核心CSCD

本文研究了长隧洞单机单管水力发电系统在水机电耦联条件下的建模及暂态分析方法。隧洞动态用传统的刚性水击理论描述,调压井作为连接隧洞和压力钢管的动态储能元件建模,压力钢管动态采用较为复杂的耦合水击4-方程模型描述。通过耦合水击的结合部耦合机制实现引水系统与水轮机系统的耦联,使用调速器控制方程和一阶发电机模型实现水轮机系统与电力系统的耦联。在此基础上建立了带长隧洞调压井引水系统水电站的水机电耦联非线性模型,提出了求解基于拉氏变换形成的状态方程的暂态耦联分析方法。算例表明,提出的理论模型和计算方法能较好地反映水力发电系统暂态过程中各子系统间的耦合动力学效应,并能有效预测暂态过程中各系统的参数变化量及变化规律。     

长隧洞水力发电系统水机电耦联暂态分析

本文研究了长隧洞单机单管水力发电系统在水机电耦联条件下的建模及暂态分析方法。隧洞动态用传统的刚性水击理论描述,调压井作为连接隧洞和压力钢管的动态储能元件建模,压力钢管动态采用较为复杂的耦合水击4-方程模型描述。通过耦合水击的结合部耦合机制实现引水系统与水轮机系统的耦联,使用调速器控制方程和一阶发电机模型实现水轮机系统与电力系统的耦联。在此基础上建立了带长隧洞调压井引水系统水电站的水机电耦联非线性模型,提出了求解基于拉氏变换形成的状态方程的暂态耦联分析方法。算例表明,提出的理论模型和计算方法能较好地反映水力发电系统暂态过程中各子系统间的耦合动力学效应,并能有效预测暂态过程中各系统的参数变化量及变化规律。     

一种电力系统动态仿真模型降阶的方法

电力系统动态仿真是电力系统动态安全分析的重要手段之一,传统动态仿真方法为了保证仿真精度需要采用较高阶数的仿真模型,降低了仿真的计算效率.针对传统动态仿真存在的问题,提出了一种基于距离故障点电气距离的远近来降低模型阶数的方法,在保证仿真精度的前提下提高了仿真计算效率.     

交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究新进展

综述了以电力系统分析软件为基础的交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究的新成果。在仿真方面的新成果有电力系统机电暂态-电磁暂态混合仿真、机电暂态-中长期动态全过程仿真、大规模电力系统小扰动稳定性计算、短路电流计算、静态电压稳定计算、最优潮流计算等;在建模方面的新成果有发电厂电力系统模型、发电机励磁和调速系统新模型、风力发电、直流输电系统模型、FACTS装置模型、负荷模型、保护与控制系统模型等。这些研究成果丰富和完善了交直流电力系统仿真能力,进一步提高了我国电力系统仿真与建模的技术水平。     

大规模风电集中接入的电力系统储能容量配置策略

风电集中并网给电力系统安全稳定运行带来新的挑战,配置储能则是改善电力系统静态和动态稳定性的有效手段。分析了储能在解决风电并网问题中的作用,基于液流电池建立了储能装置的机电暂态模型;以电力系统安全稳定为目标,应用数字仿真方法计算了风电集中接入的电力系统对储能的容量需求,提出了配置策略;针对中国典型风电接入电力系统,以保证电力系统静态和动态稳定性为目标,求取了该系统对储能容量的需求,并通过仿真计算验证了配置策略的正确性。     

适用于电力系统稳定分析的冲击式水轮机调节系统动态模型

为了研究冲击式水轮机接入电力系统的稳定性,建立了一种冲击式水轮机的数学模型。该模型包括考虑水轮机流量与机械功率非线性关系的水轮机解析非线性模型、引水系统弹性水击模型、喷针开度控制模型、折向器控制模型。仿真计算了其调节特性,与实测结果对比验证了所建立模型的有效性。结合云南电网的暂态过程仿真,分析了不同的冲击式水轮机及调速器模型对电力系统暂态稳定性的影响。结果表明,考虑水轮机流量与机械功率非线性关系和弹性引水系统水击的解析非线性水轮机模型能更有效模拟冲击式水轮机特性。     

基于奇异摄动理论的电力系统动态仿真的一种新算法

本文研究采用奇异摄动原理进行电力系统动态仿真计算。在隐式积分法中,新算法可以棒代牛顿迭代法同时求解差分方程和电力系统网络的代数方程,从而大大提高电力系统动态仿真的计算速度,同时可保证足够的精度。文中对同步发电机和两种典型模型的仿真计算结果证明了这一点。     

云南电网电力系统动态模型仿真实验室建设可行性研究

介绍了电力系统动态模型仿真系统的基本功能要求、国内电力系统动态模型仿真系统建设概况、以及建立云南电网电力系统动态模型仿真实验室的意义.关键字:电力系统动态模型仿真实验室可行性云南电网.     

电力电子化电力系统随机电磁暂态仿真算法

为了准确高效地反映电力电子化电力系统在参数随机迁移扰动下的运行特性,该文首先分析了基于随机微分方程的电力系统随机动态模型和数值计算方法的基本特点和限制性,并从基本电气元件出发,建立了适用于电磁暂态仿真的参数随机迁移元件动态伴随电路模型。然后,以电阻–电感串联支路为例,解析推导了动态伴随电路模型的数值稳定性特征,进而针对电力电子化电力系统的仿真需求,设计了随机电磁暂态仿真的算法主流程。最后,采用RLC简单电路和三相两电平VSC电路,通过对比EMTP(electromagnetic transients program)确定性仿真和蒙特卡罗多轨迹仿真结果,验证动态伴随电路模型和所提随机电磁暂态仿真算法的正确性与有效性,且对EMTP算法框架直接兼容。     

共用管段的水力解耦及非线性水轮机模型

研究具有共用管段水力系统的耦合问题,提出水力耦合分解成多个仅依赖于各自管段流量的单变量函数的解耦方法,以解决水力耦合带来的复杂性和困难。将传递函数描述的弹性水击水力动态转化为相对值形式的微分方程模型,与主接力器运动方程构成水轮机的微分方程模型。解耦后的其他管段的耦合作用以附加输入扰动的形式出现在水轮机模型中,实现输入的解耦,可有效简化控制器的设计。仿真表明,所提出的解耦方法是有效的。     

用于稳定计算的水轮机调速系统原动机模型

水轮机调速系统模型中，水轮机原动机（包括水轮机和过水系统）的强非线性对稳定计算结果有着重要影响。水轮机原动机的主要特点是强非线性以及水击，尤其在导叶开度大于50%的区间，在该区间范围内增大相同的导叶开度导致增加的功率小。通过水轮机原动机理论建模研究，并以现场试验修正理论模型，建立了适用于电力系统稳定计算的水轮机调速系统原动机模型，即“机组导叶开度与出力关系曲线加理想水轮机”的非线性模型;根据水轮机真机与模型机组的相似性，进一步提出了利用水轮机模型综合特性曲线和现场试验得出最大水头和最小水头下该曲线的方法，以满足电力系统稳定计算的不同需要。     

三峡工程机组安装过程仿真系统的开发

本文结合项目介绍水电机组部件及安装过程的仿真技术,并从多媒体系统集成角度阐述了演示系统的结构体系和实现技术。本文提供了一种大型水电机组仿真建模的规划方法,并为水电机组安装、运行仿真提供了精确的零件模型,为学习者提供了深入直观的材料。     

基于软件传感器和FMECA的调速系统故障诊断

针对设备进行状态检修的需求,在建立故障诊断的信息模型基础上,设计了一种软件传感器,用于获取在动态过程中不能直接测量的特征参数,结合故障模式、影响及危害分析故障诊断模型实现了状态监测、性能检测和故障诊断的协同工作;提出了水轮机调速器故障诊断系统的体系结构和诊断流程。实例表明,该方法能够解决硬件传感器获取系统性能特征指标的问题,为实现调速器状态检修打下基础。     

水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响

电力系统仿真研究中常采用简化的理想水轮机模型,水轮机详细模型对于电力系统暂态稳定分析结果的影响尚有待研究.文中介绍了水轮机的三种线性模型和三种非线性模型,包括基于全特性曲线的水轮机模型、水轮机内特性模型、水轮机简化解析非线性模型、基于模型综合特性曲线的水轮机线性化模型、基于水轮机内特性解析的线性化模型、理想水轮机模型.针对不同水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响和适用范围进行了仿真比较分析.仿真结果表明不同的水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响不大;电力系统的暂态过程对水力系统来说不一定是大扰动;不同的水轮机详细模型得出的电力系统中、长期暂态稳定仿真结果是不同的,因此在进行中、长期暂态稳定仿真分析时应采用水轮机详细模型.     

现货交易中梯级水电站竞价上网的研究

该文讨论了影响水电电价的水价及水电机组启停费用因素，提出了将水火电混合动力系统划分为两个独立的竟价子集，在各子集内部依据购电费用最低的原则竟价上网。求解过程首先按照水电配合火电竞价上网的方式，采用网络流法初步优化梯级水电站的出力；然后在梯级水电站竟价子集内部按照购电费用最低的原则竞价上网，采用同时段调整法优化水电的出力。该文提出的模型简单，算法易于实现。算例结果表明该方法具有良好的实用性。     

刘家峡水电厂增容改造前后水轮机磨蚀及效率变化原因探讨

对刘家峡电厂增客改造前后HL001和HLA430a两种型号水轮机的运行、磨蚀及效率变化情况进行了对比分析，简述了提高水轮机综合性能的几项关键措施，对多泥沙河流电站机组运行和老厂的增容改造工作有一定的借鉴意义。     

基于改进粒子群算法的水轮机调速系统参数优化研究

水轮机调速系统控制效果对于提高水轮发电机组工作效率以及提升电能质量具有非常重要的作用,因此,对其进行有效控制具有非常重要的应用价值,为了能够弥补传统水轮机调速系统控制的缺陷,将改进粒子群算法应用于水轮机调速系统地参数优化。首先,分析了水轮机调速系统的基本原理;其次,分析了水轮发电机组调速系统的模糊PID控制算法;然后,讨论了改进粒子群算法的基本理论,设计了相应的数学模型和算法流程;最后,进行了基于改进粒子群算法的水轮机调速系统的参数优化仿真,仿真结果表明,改进粒子群算法能够有效地提高水轮机调速系统的可靠性。     

An approach to the analysis of large perturbations in hydro-electric plants with Kaplan turbines

The paper presents a mathematical model of a hydro generating unit with a Kaplan turbine and the corresponding turbine governor, suitable for analysing large perturbations in the power frequency loop. An original method is proposed for representing the turbine characteristics, which considerably decreases the simulation computation time, as compared to the interpolation method. The simulation results are compared with measurements made on-site at the hydro-electric power plant Djerdap I. The model is further used to analyse the operation of the turbine governor and the influence its variable parameters have on the quality of response during large disturbances.     

云南电网水电机组参与一次调频改进方案

水电机组参与电网一次调频技术的应用目前在国内尚不成熟.针对这一问题,通过方案设计分析和仿真试验研究,为完善并投入云南电网内主力水电机组一次调频功能提出了可行的解决方案.该方案综合考虑了全厂监控系统与单机调速器控制功能的相互影响,通过协调两者控制动作保证水电机组一次调频功能够持续有效的发挥,满足支撑电网频率稳定的要求.所提出的技术方案对国内同类型机组具有实用推广价值.