水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與典型暫態(tài)過(guò)程穩(wěn)定性分析.pdf

1、抽水蓄能電站可將電網(wǎng)負(fù)荷較低時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)高峰期的高價(jià)值電能，同時(shí)還具有調(diào)頻調(diào)相和事故備用等多種功能，亦可提高風(fēng)電、火電和核電的利用效率，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為抽水蓄能電站的核心，研究其運(yùn)行穩(wěn)定性對(duì)維持電站安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用。以往對(duì)抽水蓄能機(jī)組的研究主要集中于水泵水輪機(jī)，很少將其納入整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的框架下，也無(wú)法揭示其深入的動(dòng)力學(xué)演化機(jī)理。本文從系統(tǒng)工程學(xué)角度出發(fā)，對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)

2、和兩種典型暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行了微分?jǐn)?shù)學(xué)建模和穩(wěn)定性分析，借助分岔圖、時(shí)域圖和相軌跡圖進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了理論結(jié)果的正確性。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)考慮壓力管道水力摩阻和彈性水擊效應(yīng)，建立了水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型;推導(dǎo)出泵工況下傳遞系數(shù)的表達(dá)式，結(jié)合潘家口抽水蓄能電站的系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算出泵額定工況下傳遞系數(shù)值;運(yùn)用穩(wěn)定性定理，借助MATLAB工具計(jì)算出系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)參數(shù)的穩(wěn)定域，通過(guò)數(shù)值模擬驗(yàn)證了所得結(jié)果

3、的正確性;對(duì)比分析了有無(wú)水力摩阻對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定域的影響，結(jié)果表明:水力摩阻對(duì)維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是有利的，同時(shí)，研究并給出幾種參數(shù)取值不同時(shí)穩(wěn)定域的變化規(guī)律;最后對(duì)比分析了水輪機(jī)和水泵工況下的穩(wěn)定域范圍，結(jié)果顯示，前者的調(diào)節(jié)參數(shù)穩(wěn)定域通常較后者要小。
　　(2)結(jié)合實(shí)際抽水蓄能電站泵工況斷電的運(yùn)行曲線，截取若干時(shí)間點(diǎn)計(jì)算出相應(yīng)的傳遞系數(shù)的值，得到傳遞系數(shù)隨時(shí)間變化的表達(dá)式，從而獲得調(diào)節(jié)系統(tǒng)泵工況斷電暫態(tài)過(guò)程的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)數(shù)值模擬分析

4、了不同時(shí)間點(diǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，結(jié)果表明導(dǎo)葉關(guān)閉速率對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要影響。其次，做出穩(wěn)定域隨時(shí)間變化的三維圖和二維圖，結(jié)果顯示:在該暫態(tài)過(guò)程中，穩(wěn)定域隨著時(shí)間的增加先減小后增大。并得到了穩(wěn)定域范圍最小的時(shí)刻，即最不利時(shí)間點(diǎn)。
　　(3)針對(duì)上游有調(diào)壓室的水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)甩負(fù)荷導(dǎo)葉拒動(dòng)暫態(tài)過(guò)程建立了微分?jǐn)?shù)學(xué)模型，然后推導(dǎo)出水泵水輪機(jī)的飛逸穩(wěn)定性條件，其特性曲線在飛逸工況點(diǎn)處的斜率是決定飛逸穩(wěn)定性的重要因素。最后，結(jié)合模型全特性