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

1、抽水蓄能電站可將電網(wǎng)負荷較低時的多余電能，轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)高峰期的高價值電能，同時還具有調(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)揮著越來越重要的作用。水泵水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為抽水蓄能電站的核心，研究其運行穩(wěn)定性對維持電站安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行具有重要作用。以往對抽水蓄能機組的研究主要集中于水泵水輪機，很少將其納入整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)的框架下，也無法揭示其深入的動力學(xué)演化機理。本文從系統(tǒng)工程學(xué)角度出發(fā)，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)

2、和兩種典型暫態(tài)過程進行了微分數(shù)學(xué)建模和穩(wěn)定性分析，借助分岔圖、時域圖和相軌跡圖進行數(shù)值模擬，驗證了理論結(jié)果的正確性。
　　論文的主要研究內(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)的表達式，結(jié)合潘家口抽水蓄能電站的系統(tǒng)參數(shù)，計算出泵額定工況下傳遞系數(shù)值;運用穩(wěn)定性定理，借助MATLAB工具計算出系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)參數(shù)的穩(wěn)定域，通過數(shù)值模擬驗證了所得結(jié)果

3、的正確性;對比分析了有無水力摩阻對系統(tǒng)穩(wěn)定域的影響，結(jié)果表明:水力摩阻對維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行是有利的，同時，研究并給出幾種參數(shù)取值不同時穩(wěn)定域的變化規(guī)律;最后對比分析了水輪機和水泵工況下的穩(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)合實際抽水蓄能電站泵工況斷電的運行曲線，截取若干時間點計算出相應(yīng)的傳遞系數(shù)的值，得到傳遞系數(shù)隨時間變化的表達式，從而獲得調(diào)節(jié)系統(tǒng)泵工況斷電暫態(tài)過程的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值模擬分析

4、了不同時間點系統(tǒng)的穩(wěn)定性，結(jié)果表明導(dǎo)葉關(guān)閉速率對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要影響。其次，做出穩(wěn)定域隨時間變化的三維圖和二維圖，結(jié)果顯示:在該暫態(tài)過程中，穩(wěn)定域隨著時間的增加先減小后增大。并得到了穩(wěn)定域范圍最小的時刻，即最不利時間點。
　　(3)針對上游有調(diào)壓室的水泵水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)甩負荷導(dǎo)葉拒動暫態(tài)過程建立了微分數(shù)學(xué)模型，然后推導(dǎo)出水泵水輪機的飛逸穩(wěn)定性條件，其特性曲線在飛逸工況點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