本文關(guān)鍵詞： 水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 外特性方法 傳遞系數(shù) 非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型 動(dòng)力學(xué)分析　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,能源調(diào)整不斷向穩(wěn)定高效發(fā)展。抽水蓄能電站在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰填谷的作用,具有很強(qiáng)的靈活性和儲(chǔ)能性,其作用在改善電網(wǎng)質(zhì)量上具有顯著的影響,所以近年來(lái)發(fā)展迅速。在抽水蓄能電站的運(yùn)行過(guò)程中,水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是抽水蓄能電站的核心部分,其運(yùn)行的安全穩(wěn)定性對(duì)電站運(yùn)行過(guò)程有重要影響。尤其是在大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程中,機(jī)組變化劇烈,水流流態(tài)復(fù)雜,對(duì)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性影響劇烈,所以本文從系統(tǒng)科學(xué)的角度揭示水力機(jī)組過(guò)渡過(guò)程的非線(xiàn)性動(dòng)力行為,從而探究抽水蓄能電站大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的本質(zhì),進(jìn)而對(duì)電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供理論依據(jù)。本文的研究對(duì)象為混流式水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng),基于實(shí)測(cè)抽水蓄能電站運(yùn)行數(shù)據(jù),擬合全特性曲線(xiàn),并利用外特性方法計(jì)算動(dòng)態(tài)傳遞系數(shù),由傳遞系數(shù)的變化來(lái)展現(xiàn)水泵水輪機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中的各種特性,從而建立一套基于實(shí)際數(shù)據(jù)的水泵水輪機(jī)數(shù)學(xué)模型,來(lái)反映系統(tǒng)的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)特征。總結(jié)整個(gè)研究過(guò)程,主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)利用外特性方法從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中獲得動(dòng)態(tài)傳遞系數(shù)擬合曲線(xiàn),并將傳遞系數(shù)引入到水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模過(guò)程中,針對(duì)水泵水輪機(jī)甩負(fù)荷工況試驗(yàn),建立突甩負(fù)荷時(shí)的非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型,在PID調(diào)速器控制下,進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié),將以往pk,ik和dk的單一化調(diào)節(jié)過(guò)程擴(kuò)展到三者相互影響下的調(diào)節(jié)關(guān)系,由此得出水泵水輪機(jī)組運(yùn)行的最佳參數(shù)組合域,并利用MATLAB軟件具體分析每一參數(shù)的影響。(2)研究了水泵工況轉(zhuǎn)換為水輪機(jī)工況中的開(kāi)機(jī)并網(wǎng)段,對(duì)并網(wǎng)過(guò)程進(jìn)行了深入分析。求解了整個(gè)并網(wǎng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)傳遞系數(shù),將以往一點(diǎn)的工況擴(kuò)展到整個(gè)過(guò)渡過(guò)程的工況分析,由此建立可以描述整個(gè)并網(wǎng)過(guò)渡過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,仿真結(jié)果合理的顯現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性伴隨著導(dǎo)葉開(kāi)度變化的特性。此外,將哈密頓控制理論引入水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,并對(duì)開(kāi)機(jī)并網(wǎng)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行控制分析,通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算,得到功角在開(kāi)機(jī)過(guò)程中隨導(dǎo)葉開(kāi)度的變化規(guī)律,同時(shí)也驗(yàn)證了哈密頓理論對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)參數(shù)鎮(zhèn)定的作用。(3)針對(duì)水泵水輪機(jī)在開(kāi)機(jī)并網(wǎng)時(shí)刻機(jī)組運(yùn)行容易進(jìn)入反水泵工況,從而導(dǎo)致開(kāi)機(jī)并網(wǎng)失敗的特點(diǎn),將分?jǐn)?shù)階理論引入水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng),探究分?jǐn)?shù)階建模對(duì)導(dǎo)葉開(kāi)度變化和對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速的影響,通過(guò)數(shù)值仿真計(jì)算,在理論上揭示了分?jǐn)?shù)階理論在實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)機(jī)的過(guò)程中具有指導(dǎo)意義。
[Abstract]:With the rapid development of power system in our country, energy adjustment has been developing steadily and efficiently. Pumped storage power station plays the role of peak and valley regulation in the power network, and has strong flexibility and energy storage. It has a remarkable effect on improving the quality of power network, so it has developed rapidly in recent years. In the process of operation of pumped storage power station, the governing system of pump turbine is the core part of pumped storage power station. The safety and stability of the operation have an important effect on the operation process of the power plant, especially in the large fluctuation transition process, the unit changes dramatically, the water flow state is complex, and the stability of the unit is affected greatly. Therefore, this paper reveals the nonlinear dynamic behavior of hydraulic unit transition process from the point of view of system science, so as to explore the nature of the large wave transition process of pumped storage power station. The research object of this paper is the governing system of Francis pump turbine. Based on the measured operation data of pumped storage power station, the full characteristic curve is fitted. The dynamic transfer coefficient is calculated by using the external characteristic method, and the variation of the transfer coefficient is used to show the various characteristics of the pump turbine unit in the course of operation, thus a set of mathematical model of the pump turbine based on the actual data is established. To reflect the nonlinear dynamic characteristics of the system. The whole research process is summarized. The main contents include the following aspects: 1) the dynamic transfer coefficient fitting curve is obtained from the measured data by using the external characteristic method. The transfer coefficient is introduced into the modeling process of the pump turbine regulation system. According to the load rejection condition test of the pump turbine, the nonlinear mathematical model of the sudden load rejection is established, and the parameters are adjusted under the control of the PID governor. In this paper, the single regulation process of pkkanik and dk is extended to the regulation relationship under the influence of the three factors, and the optimal parameter combination domain for the operation of pump turbine unit is obtained. MATLAB software is used to analyze the influence of each parameter in detail. (2) the conversion of pump working condition to turbine operating condition is studied, and the process of grid connection is deeply analyzed, and the dynamic transfer coefficient of the whole grid-connected process is solved. The working condition of the former point is extended to the condition analysis of the whole transition process, and a mathematical model can be established to describe the whole transition process of grid-connected network. The simulation results show that the operating stability of the unit is accompanied by the variation of the guide vane opening. In addition, the Hamiltonian control theory is introduced into the governing system of the pump turbine, and the parameters in the process of connection are analyzed. Through numerical simulation, the variation of power angle with the opening of guide vane is obtained. At the same time, the effect of Hamiltonian theory on the parameter stabilization of generator system is verified. The fractional order theory is introduced into the governing system of water pump turbine, and the influence of fractional order modeling on the change of guide vane opening and the speed of the unit is investigated, and the numerical simulation is carried out. It is revealed theoretically that fractional order theory has guiding significance in the process of fast boot.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TV743;TV734

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本文編號(hào)：1544050