水轮机调节系统动态特性的计算

主要研究了水轮机调节系统动态特性计算核心问题,如带调压井的水轮机调节系统稳定性;过渡过程极点分布;品质分析;给出了建议的计算分析方法。明确指出调压井时间常数对水轮机调节系统动态特性影响的重要性。     

水轮机调节系统调节参数的计算机辅助整定

水轮机调节系统参数整定一般常用绘制波德图或根轨迹图以配合现场调试。绘制上述图形虽 可考察系统的稳定性和过程响应的特征值，但不能直观得到调节参数和动态的响应关系。 本文提供了按响应品质要求，通过计算机离线计算求取水轮机调节系统调节参数的辅助整定 方法，能直观、准确地得到过程响应与调节参数之间的对应关系，为现场调试提供了有效的 依据。     

水轮机及其调速系统在低频振荡中的作用

在研究电力系统低频振荡时，传统方法通常忽略水轮机及调速系统的影响。本文提出了水电站单机无穷大系统的低频振荡研究模型，计及了励磁调节系统和水轮机及其调速系统的作用，对不同状态下的特征根进行了比较，并做了振荡模式的相关性和灵敏度分析，结果表明水轮机及其调速系统对电力系统低频振荡模式的影响不可忽略。     

水轮机及其调速系统在单机无穷大系统低频振荡中的作用

在研究电力系统低频振荡时,水电站单机无穷大系统的低频振荡研究线性化模型,计及了励磁调节系统和水轮机及其调速系统的作用,运用特征分析法,对不同状态下的特征根进行了比较,并做了振荡模式的相关性和灵敏度分析,结果表明水轮机及其调速系统对电力系统低频振荡模式的影响不可忽略。     

基于BP神经网络PID控制在水轮机调节中应用的研究

针对水轮机调节系统的结构复杂以及难以控制等问题,为了提高系统动态品质,在调节系统数学模型的基础上,分别利用BP神经网络、Ziegler-Nichols方法对PID参数进行整定,并完成了在Matlab环境下的程序编写及仿真实验,进行并分析了在系统处于频率给定扰动下,基于BP神经网络自适应控制方案和Ziegler-Nichols算法对调节系统性能的影响。结果表明,基于BP是神经网络自适应控制方案是一种有效的水轮机调速器参数整定方法,相比Ziegler-Nichols算法,该方案控制下的系统能获得更好的动态性能。     

BP网络模糊PID控制在水轮机调速器中的应用

为了改善水轮发电机组的动态调节品质,对神经网络控制在水轮机调节中的应用进行理论分析,将基于BP神经网络的模糊PID控制器应用于水轮机调速系统.仿真和实验结果表明,该控制器具有良好的调节品质,其控制作用对改善水电机组的动静态特性和对参数时变的适应能力等方面均优于常规PID调节器,为神经网络控制在水轮机调节系统中的应用打下了良好的理论基础.     

关于水电站机组甩负荷的几点分析

从国际电工委员会IEC61362（1998）“水轮机控制系统技术规程”中对水轮发电机组甩100%额定负荷后动态品质指标分析入手,对水轮机调节系统甩负荷过程建模并进行仿真计算,分析了水轮机调速器典型结构。     

灰色关联评判在调节系统动态响应分析中的应用

本文根据灰色系统中关联分析原理[1]、[2]对调节系统动态响应品质进行评判,提出了两种不同因素的评判算法,并通过水轮机调节系统的实例加以说明。     

基于Hopf分岔理论的非线性调节系统稳定性分析

建立了安康水电站水轮机调节系统非线性数学模型,通过Hopf分岔理论分析,得到了调节系统临界分岔点曲线,确定了调速器PID参数的取值范围;采用数值模拟方法,研究了调节系统随PID参数变化时的时域响应及系统动态调节品质,为安康水电站的调节系统安全稳定提供了理论依据。     

SIMULINK在水轮机调节系统仿真中的应用

在小波动范围内,建立了水轮机调节系统各部分的数学模型,采用SIMULINK仿真软件对水轮机调节系统在１％频率扰动和机组突减30%负荷情况下的动态特性进行了仿真分析。通过仿真,整定了水轮机调节系统空载频率扰动过程中,暂态转差系数bt=0.4,暂态反馈时间常数Td=2.95和负荷扰动过程中bt=0.5,Td=2.95的最佳调节参数,获得水轮机调节系统良好的快速性和稳定性。结果表明,利用SIMULINK仿真软件对水轮机调节系统进行仿真研究,方便、灵活。     

特征线法及其变体在水轮机及引水系统非线性建模中的对比研究

建立引水系统的水力变化模型是水电机组非线性建模和仿真中的重要内容,同时水力因素对水轮机调节系统过渡过程的影响也是研究机组和电网稳定性时需要系统性考虑的主要问题。本文提出了一种改进的特征线法,针对水轮机及引水系统建立了包含基本特征线法的联合非线性模型,以及包含可选水击模型的模块化非线性模型,以开展特征线法及其变体的对比研究,为今后水轮机调节系统的大小波动仿真提供一定的理论指导。在此基础上,以国内某大型水电站机组孤网运行模式为例,在频率和负载的大、小扰动作用下,研究了刚性和弹性水击、特征线法及其变体模型的仿真结果,分析了各模型计算的瞬时水头的差别,得出了不同模型参数的调节规律和影响效果。结果表明,在大小波动条件下不同引水系统模型对于机组水头变化趋势的描述基本一致,仅在局部极值附近的计算结果有所差别,且在大波动条件下较为明显,但可通过调整具体的模型参数减小这种差别。     

水轮机调速器两段关闭阀缺陷处理探索

在水电站压力引水系统和水轮发电机组特性确定时,对水锤压强变化和转速上升大小起控制作用的是导叶调节时间和调节规律,而实现上述两项指标的装置,靠的是水轮机调速器或过速限制和两段关闭阀。文章对水轮机调速器两段关闭阀的主要设计特点进行介绍,对应用中发生的缺陷原因进行分析并提出结构改进方案。     

不同工况下水轮机调节系统动态特性分析

为了更加全面地了解和掌握水轮机调速系统的组成结构和不同工况下的特性,在大量研究理想条件下水轮机调节系统建模与仿真结果的基础上,对水轮机调节系统进行线性和非线性建模,并运用matlab/simulink对水轮机调节系统的线性和非线性动态特性进行仿真研究,从而得到了线性条件下空载频率波动和功率扰动波动响应曲线以及非线性环节的系统响应,并对这2种条件下的转速和接力器行程曲线进行了对比分析。分析结果表明,在小波动情况下适合运用线性模型,在大波动情况下适合运用非线性模型,而且这2种情况下得到的结果相差无几,均能反映同一系统的动态过程。该结论将有助于水轮机调节系统在不同工况下的控制。     

水轮机活动导叶关闭过程中导水机构内动态流场数值模拟研究

水力机组在暂态过程中诱发的强瞬变流是一种复杂的非定常湍流,对机组安全稳定运行具有重要影响。为了探索水轮机活动导叶动态调节动作诱发叶后强瞬变流对机组暂态特性的影响,本文应用模拟流固耦合动态效应较好的浸入边界法和大涡模拟技术来处理该类强非线性动边界流体动力学问题。首先,精细模拟槽道内两级线性排列动静叶栅动态绕流叶后压力和尾迹结构分布,由于受到固定导叶和活动导叶动静干涉的影响,其下游流场表现出复杂的非定常流动特征。随后完成了水轮机导水机构两级非线性环列叶栅动态绕流的模拟,展现了水轮机导叶调节运动的关闭过程。该方法可用于水轮机流道内多级翼型叶栅绕流的精细模拟,为研究水轮机调节振荡对机组暂态性能的影响提供有益的参考,对耦合上游管道系统水力暂态和水轮机三维暂态效应的研究也有指导意义。     

基于混沌粒子群算法的水轮机调速系统参数辨识及建模试验

针对粒子群算法存在的后期收敛速度慢和易陷入局部最优等缺点,引入收缩因子和混沌优化思想对其改进,并将其应用于调速系统被控对象有关参数辨识问题上。提出一种水轮机调速系统参数辨识满意度函数设计的新方法,该方法直接计算系统响应的上升时间、调节时间、反调峰值功率、反调峰值时间等品质参数,并以系统总体满意度作为满意度函数。对某混流式水轮机调速器控制参数进行实测并对机组引水道参数进行辨识,试验结果表明仿真数据能够准确模拟机组负荷的频率阶跃扰动响应,可以满足电网稳定性计算要求;在系统受到较大干扰时,该算法仍具有精确的参数辨识能力和很高的收敛效率。     

基于可编程自动化控制器的水轮机调速器初探

基于可编程自动化控制器（PAC）Wincon8000的水轮机调速器拟将先进的可编程自动化控制器（PAC）Wincon8000引入到水轮机调节领域，作为水轮机调速器的硬件核心，利用计数器模块进行频率测量，利用模拟量模块进行接力器位移反馈、电站水头的输入和接力器控制量输出等，利用开关量模块进行各种指令的接收和状态输出等，采用VB．NET开发其控制软件。该调速器可以极大地提高运行稳定性、可靠性和调节品质，并提高水电站的自动化水平。     

水电机组一次调频贡献电量影响因素研究

采用数值仿真的方法开展了水电机组一次调频贡献电量的影响因素分析,建立了水电机组一次调频仿真数学模型,采用实际电网频率变化过程作为调速器频率输入,分别对调速器在开度模式和功率模式下的一次调频过渡过程进行了仿真计算,分析了调速器参数、水轮机非线性特性及水流惯性时间常数对一次调频贡献电量的影响。通过研究可知: 增大调速器 PID 参数或降低调差率可提升一次调频贡献电量,水轮机在最小水头下一次调频贡献电量明显偏低,调速器开度模式下水轮机水头和负荷变化对一次调频贡献电量的影响更大。而且,水流惯性时间常数 Tw 越大一次调频贡献电量越小。研究成果明确了调速器参数、水轮机特性以及水流惯性对水电机组一次调频贡献电量的影响规律,对水电机组的优化运行具有重要的指导意义。     

水轮机及其调速系统对电力系统低频振荡的影响分析

基于水轮机及其调速系统的典型模型,推导了转子的机械阻尼力矩系数;采用非线性规划的方法,对典型参数范围内的机械阻尼力矩系数进行了极值分析。分析发现,水轮机及其调速系统提供的负阻尼转矩,可能导致电力系统呈现弱阻尼甚至负阻尼状态,进而可能发生强迫共振和负阻尼两种形式的低频振荡。该分析结果在频域和时域仿真中都得到了验证,对低频振荡的分析及抑制有现实意义。     

考虑压实质量影响的碾压混凝土坝层间结合质量动态评价研究

碾压混凝土坝的层间结合质量评价是碾压混凝土坝施工质量控制的重要手段。已有的研究仅考虑层面处理和层间间隔时间对层间结合质量的影响,不仅忽略了压实质量对碾压混凝土坝层间结合质量的影响,而且未能够对大坝层间结合质量进行动态评价。本研究提出实时监控下考虑压实度及其不确定性影响的碾压混凝土坝层间结合质量动态评价模型,模型的建立主要包括3个方面的内容:(1)基于熵-盲数理论对混凝土特性参数进行处理,提出考虑参数不确定性影响的压实度动态计算方法,并将压实度计算结果应用于层间结合质量评价;(2)以混凝土初凝时间与层间间隔时间的差值作为评价指标,解决不同季节条件下评价模型的适用性问题;(3)建立了3个层次的碾压混凝土坝层间结合质量评价指标体系,并基于线性回归分析方法建立了层间结合质量与层间间隔时间、压实度的映射关系。结合实际工程,应用基于实时监控系统建立的评价模型对某碾压混凝土坝的层间结合质量进行了动态评价;结果表明本研究不仅能够在准确评价层间结合质量的同时提供参数不确定性影响等信息,而且层间结合质量动态评价结果更符合实际。