一种基于真机实测的水轮机特性获取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109143893A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201811094961.8(22)申请日2018.09.19(71)申请人国网湖南省电力有限公司地址410004湖南省长沙市天心区新韶东路398号申请人国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司(72)发明人付亮田海平黄波张亦可(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人颜勇(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种基于真机实测的水轮机特性获取方法(57)摘要本发明公开了一种基于真机实测的水轮机特性获取方法，包括：开展水轮发电机组真机甩负荷过渡过程实测，并基于实测数据获取机组在导叶零开度下机组转速函数；将获得的导叶零开度下机组转速函数式代入机组运动方程以及水轮机相似性定理方程得到导叶零开度下水轮机力矩特性方程；构建各个预设导叶等开度线下的水轮机力矩特性方程；在基于获取的各个预设导叶等开度线下的水轮机力矩特性方程采用插值方法对力矩特性曲线进行插值得到水轮机任意工况点的力矩特性或者包含所有导叶开度工况的水轮机力矩特性曲线。本发明通过所述方法获取到水轮机在任意工况下的力矩特性。CN109143893ACN109143893A权利要求书1/2页1.一种基于真机实测的水轮机特性获取方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：开展水轮发电机组真机甩负荷过渡过程实测，并基于实测数据获取机组在导叶零开度下机组转速函数；S2：将获得的导叶零开度下机组转速函数式代入机组运动方程以及水轮机相似性定理方程得到导叶零开度下水轮机力矩特性方程；其中，所述水轮机力矩特性方程为对应导叶开度下水轮机单位力矩和单位转速的关系式；S3：构建各个预设导叶等开度线下的水轮机力矩特性方程；其中，以所述导叶零开度下水轮机力矩特性方程作为水轮机力矩特性曲线的插值边界，再基于已知点数据采用最小二乘法原理对力矩特性曲线进行延拓和拟合，得到各个预设导叶等开度线下的水轮机力矩特性方程；其中，所述力矩特性曲线为导叶开度-单位力矩-单位转速关系曲线；所述等开度线为导叶开度相同的点连接而成的曲线，将每个预设等开度线上已知单位转速和单位力矩的点作为已知点，每个已知点的数据包括导叶开度、单位转速和单位力矩；S4：在基于S3获取的各个预设导叶等开度线下的水轮机力矩特性方程采用插值方法对力矩特性曲线进行插值得到水轮机任意工况点的力矩特性或者得到包含所有导叶开度工况的水轮机力矩特性曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中导叶零开度下水轮机力矩特性方程的计算过程如下：首先，获取机组运动方程以及水轮机相似性定理方程；所述机组运动方程如下：所述水轮机相似性定理方程如下：式中，J为水轮发电机组转动惯量，Mt为水轮机动力力矩，n为水轮机转速，t为时间，n'1为水轮机单位转速，M'1为水轮机单位力矩，H为水轮机工作水头，D1为水轮机转轮直径；其次，将步骤S1得到的导叶零开度下机组转速函数代入所述机组运动方程以及水轮机相似性定理方程并消去水轮机工作水头得到导叶零开度下水轮机力矩特性方程，如下所示：2M'1＝APn1'，其中，3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S3中构建各个预设等开度线下的水轮机力矩特性方程的具体过程如下：S31：设定预设各导叶开度线上单位力矩和单位转速的关系式：22M′1j＝Aj(n1j'-n'1p)+Bj(n1j'-n'1p)+M'1P，j＝1,2,3....m式中，M'1j、n1j'分别为预设导叶开度线中第j条导叶等开度线对应的单位力矩、单位转速，m为预设导叶开度线条数，Aj、Bj分别为第j条导叶等开度线对应的单位力矩和单位转速2CN109143893A权利要求书2/2页的关系式中的待求参数；M'1P、n'1p分别为水轮机各开度下力矩特性曲线相交点P处的单位力矩、单位转速；S32：基于导叶零开度下水轮机力矩特性方程获取相交点P处单位力矩、单位转速的关系，并代入步骤S31设定的方程；222M'1j＝Aj(n1j'-n'1p)+Bj(n1j'-n'1p)+APn'1p其中，基于导叶零开度下水轮机力矩特性方程获取相交点P处单位力矩、单位转速的关2系为：M′1p＝APn'1p，AP导叶零开度下水轮机力矩特性方程的关系系数；S33：获取各个预设导叶等开度线上的已知点数据，并计算已知点的单位力矩与利用步骤S32中方程计算出的单位力矩的二次误差总和，如下所示：其中，已知点数据为：(M'1i,j,n'1i,j,aj)；式中，W为二次误差总和，M'1i,j、n'1i,j分别第j条导叶等开度线上读取的第i个点对应的单位力矩、单位转速，aj为第j条导叶等开