低频振荡下发电机响应特性的量化分析

发电机在系统振荡下的响应特性是合理、有效设计控制策略的基础.借鉴机械振动中阻尼运动的描述方法,将低频振荡下发电机主要变量的运动归纳为阻尼振荡和临界阻尼两种基本运动形态;介绍了从仿真数据提取阻尼参数建立参数运动模型的方法,实现对发电机振荡特性的量化分析;提出一种系统侧低频振荡信号的近似模拟方法,并应用于发电机响应仿真,获得了主要变量的运动模型和阻尼参数;分析了系统侧振荡幅度、频率以及初始工况对发电机功角振荡的影响.仿真研究表明,这一量化分析方法能直观有效地描述发电机参数的动力学行为.     

水轮发电机组低频振荡机理与稳定特性

为深入探究水轮发电机组低频振荡机理,揭示系统稳定性规律,本文利用压力引水管道弹性模型、调速器模型和三阶发电机模型,建立水轮发电机组非线性数学模型。通过数值模拟来验证所建水轮发电机组模型与实际系统的一致性和正确性。进一步地,根据水轮发电机组阻尼特性,优化PID参数,系统分析了随调速器参数变化水轮发电机组的低频振荡机理及稳定特性。此外,为了定量探究关键参数对系统稳定性的影响规律,对处于稳定振荡模式下的系统进行阻尼灵敏度分析,得到了对系统稳定性影响较为显著的关键参数。研究成果为机组稳定运行提供理论依据和技术支撑。     

水轮机调速系统转矩系数分析

水轮机调速系统包括水轮发电机组对象和调速器,其小波动暂态的阻尼特性是影响机组稳定性的主要因素,本文对调速系统附加机械阻尼以及同步力矩的形成机理和计算进行了系统的研究。以典型调速器结构为例,建立包括机组对象和控制器在内的水轮发电机组线性化模型框架,给出了水轮机及其调速系统附加机械阻尼系数和同步力矩系数的计算方法。分析机组运动特性和阻尼系数的构成,定义了稳态和动态阻尼系数两种类型,并提出以机电振荡模式特征根近似计算机组自振频率的方法。仿真表明,适当调整调速器PID参数可以提高机组动态阻尼系数,本文所提出的计算方法是有效的。     

基于深度信念网的大型水轮发电机组建模研究与仿真分析

针对水轮发电机组的数学机理建模存在的建模过程复杂、非线性和多参数耦合表达效果差的问题和大型水轮发电机组面临的风光能源接入和电网互联复杂的问题，比较分析机理建模和数据驱动优缺点，研究深度信念网算法关于水轮发电机组建模的可行性，建立了基于深度信念网数据驱动方法的大型水轮发电机组模型，通过某机组共计129600组实际数据进行模型训练和校验，并在机组空载频率扰动下进行仿真试验验证所建模型的有效性和稳定性。     

水轮发电机组的一种自适应调速方法

根据水轮发电机组的固有特性和调速过程控制中存在的问题,提出了一种具有极点配置的广义自校正调速方法。其中包括建立了水轮发电机组的可控自回归滑动平均（ＣＡＲＭＡ）模型,给出了模型参数的在线辨识方法和控制系统的极点配置方法。这种自适应调速方法能够有效地克服系统时变、非线性及干扰对控制性能的影响,仿真研究表明在这种控制方法作用下,水轮发电机组调速系统的动态性能及鲁棒性都得到明显地改善。     

基础激励下水电机组轴系统的非线性动力分析

以水轮发电机组轴系统和基础耦合动力系统为研究对象,提出了带有基础随机外激励的水电机组轴系统的动力学模型。考虑机组的转子不平衡、转轮密封力等非线性作用,建立了该系统的非线性动力学微分方程。应用相应的数值仿真方法,结合轴心轨迹图、Poincaré映射图和分岔图等,研究了不同频率、不同强度和不同谱宽下的基础随机不确定性激励对主轴系统横向振动的影响。结果表明,基础激励频率的改变及强度和谱宽的变化将影响机组轴系统的运行稳定性,导致主轴系统出现多周期运动和混沌运动等复杂的非线性振动现象。研究进一步揭示了水轮发电机组轴系统的一些复杂非线性动力特性的内在机理和影响规律。     

水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器研究

在同步发电机组调速器侧装设电力系统稳定器是抑制电力系统低频振荡的有效措施.采用水力系统弹性水击模型和同步发电机Philips-Heffron模型,设计了水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器(FGPSS),并应用Matlab/Simulink对其效果进行了仿真研究.结果表明,FGPSS对于改善机组动态性能具有良好的作用,而且具有较强的鲁棒性.     

利用矩阵束算法提取水力机组参数的振荡特性

为了从水力机组参数的振荡信号中提取出模态信息（振幅、频率、衰减因子和相位角）,本文将矩阵束算法(MPM)进行改进并提高了计算精度。通过建立系统的水力发电机模型,对各参数进行了仿真计算。进而将改进的 MP 算法用于提取各主要参数的振荡模态信息,并建立起各参数的运动模型和找出诱发机组振动的诱因。进一步探讨初始工况、扰动强度和扰动方向对振幅、频率和衰减因子的影响,分析振荡模态信息之间存在的耦联关系。仿真结果表明：矩阵束算法用于提取水力机组各参数模态信息是有效的、直观的,而且抗噪能力强、精度高。本文的研究方法为定量研究各主要参数的动力振荡特性提供方法依据。     

改进的双馈风力发电系统小干扰模型

基于双馈风力发电机转子运动方程,对双馈风力发电机组接入无穷大系统引发的负阻尼型低频振荡进行机理分析,寻找产生负阻尼的系统运行条件,以及影响系统阻尼的各个运行参数。基于李亚普诺夫原理,建立了改进的双馈风力发电机组小干扰稳定性模型,相比传统的双馈风力发电机组小干扰稳定性模型。该模型将风机的机械特性、轴系传动特性、发电机电磁特性以及定、转子侧的控制特性全部反映到风机的状态方程里,可以更加准确地反映风机接入系统后的振荡模态。仿真结果验证了上述模型的有效性,并对比了双馈风电机组处于不同运行模式不同控制方法下的系统模态。     

变速恒频双馈风电机组的动态等值方法

为研究大型风电场接入对电力系统的影响,提出一种变速恒频双馈风电机组动态等值方法。文中首先建立了单台变速恒频双馈风力发电机的数学模型,在此基础之上利用容量加权平均法,分别对风力机、发电机及其控制系统进行等值;然后利用单纯形法对控制系统参数进行寻优,得到风力发电机组的等值模型;最后在PSCAD/EMTDC软件平台下分别建立了风力发电机组的全仿真模型和等值模型,仿真结果表明这种等值方法是可行的。     

利用水电机组水压反馈改善电力系统稳定性

通过对水电机组复杂非线性模型的仿真,研究了水轮机调速器控制规律对电力系统稳定性的影响,并提出了采用水压反馈改善电力系统稳定的控制思想。仿真研究结果表明：由于水电机组引水系统的水击效应,原动机的自动调节会恶化系统阻尼,使转子摇摆曲线的衰减速度明显减慢,而引入水压的微分反馈可加快振荡过程的衰减,有效改善电力系统的稳定性。文中所提方法简单,易于在水电机组调速器上实现。     

水电机组调节系统建模与仿真研究

在Matlab／Simulink环境下建立与水轮发电机组及其调节系统实际相一致的仿真模型,能够准确的模拟机组的各种工况。其中水轮机模型以水轮机综合特性曲线为基础,采用曲线的方法来表示水轮机流量和力矩与其它参数之间的关系,引水系统采用弹性水击模型,论证了仿真模型的有效性和实用性。     

基于随机负荷波动的抽蓄电站水轮机模型辨识

复杂输水系统下的大型水轮机模型辨识对保证电力系统稳定分析与控制的质量具有重要作用。传统的PRBS方法需根据具体对象确定测试信号参数，若参数不当可能影响机组运行安全，限制了其在大型水电机组上的应用。该文提出一种基于随机负荷波动的水轮机模型辨识方法，并应用于北京十三陵抽蓄电站。北京十三陵抽蓄电站装机4′200MW，具有上、下游调压井，输水系统结构复杂。该辨识方法直接 以并网机组在随机负荷波动下的机端功率和接力器位移等量测数据作为原始数据，采用增广最小二乘法进行模型辨识，具有不需特意外加激励信号、不影响机组正常运行、安全简便的特点。对所得三种不同负荷水平下的二阶离散型水轮机模型，应用阶跃扰动法和自相关函数法进行检验。结果表明，所得辨识模型可信，并具有较强的负荷适应性。     

黄河万家寨水轮发电机组稳定运行的综合措施

通过对万家寨水轮发电机组真机测试数据的分析研究 ,发现该水轮机转轮叶片发生裂纹的主要原因是受现行水轮机选型原则的限制 ,该站部分水轮机在高水头下稳定性差 ,而同时转轮叶片出水边与上冠相接部位应力有较高集中所致。提出了为保证混流式水轮机高水头段的稳定性 ,应保证转轮叶片负压侧进口脱流线穿过最大水头的观点 ,并据此划分了水轮机的 3个运行区域 ,指导机组运行于稳定区 ,使转轮裂纹大幅度减小。同时通过对转轮采用补焊应力释放三角块的补强措施、机组动平衡试验、机组补气量试验、水轮机转轮泄压孔封堵试验等研究 ,为万家寨水轮发电机组的稳定运行提出了一系列的综合措施 ,其中部分措施已起到了作用 ,提高了机组运行的稳定性     

结合稳态测试法的两步最小二乘法的发电机建模

针对目前获取准确的发电机组参数存在很大难度的问题,提出了一种改进的非线性最小二乘法,即动态测试和稳态测试相结合的两步最小二乘法,对发电机参数进行辨识.仿真研究表明,该方法能够准确地辨识发电机参数,满足工程需要.     

单元机组的实用非线性数学模型及其应用

该文应用数学方法对多变量机炉协调非线性动态仿真数学模型的结构进行描述和分析，推导出其输入和输出之间的传递函数矩阵，在此基础上对该非线性动态仿真数学模型与线性增量形数学模型之间的内在联系，进行了分析和讨论，为在理论上解释单元机组受控对象数学模型的特性奠定了基础。通过对北仑电厂600MW单元机组的仿真试验曲线与现场实时趋势曲线进行比较，证明了文中所论之非线性动态仿真数学模型的有效性。     

基于小波分析水轮机导叶开度的自适应控制研究

为了能够提高水轮机导叶开度的控制效果,提高水轮机组的运行稳定性,研究了利用小波分析控制方法对其进行控制.首先,分析了水轮机导叶开度在开机和关机时的数学模型;接着,分析了小波分析的基本理论,讨论了其多分辨分析的性能;最后,进行了水轮机导叶开度的控制仿真分析,分析结果表明该方法具有较好的控制效果     

基于遗传算法的水轮机调节系统最优参数整定

目前水轮机调节系统PID参数整定一般都是根据经验公式或现场反复试验获取,它往往不易获得最佳参数。文中应用遗传算法整定水轮机调节系统最优调节参数,避免了采用单纯形法容易陷入局部极小值的缺陷,且没有连续性和可微的限制,算法简单,同时,获得的调节参数优于根据传统公式整定的调节参数,性能指标良好,具有广泛的推广使用价值。