一种水轮机特性仿真方法及装置.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(10)申请公布号CNCN103488096103488096A(43)申请公布日2014.01.01(21)申请号201310402351.0(22)申请日2013.09.06(71)申请人南方电网科学研究院有限责任公司地址510080广东省广州市越秀区东风东路水均岗6、8号粤电大厦西塔申请人武汉大学(72)发明人郭琦韩伟强程远楚李伟张广涛(74)专利代理机构武汉天力专利事务所42208代理人苏胤杰(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种水轮机特性仿真方法及装置(57)摘要本发明属于电力系统的仿真领域，具体为一种水轮机特性仿真方法及装置。本发明通过输入接力器行程信号和机组转速信号，然后完成信号延迟、增量计算、系数传递、水头计算、流量计算、力矩计算及仿真计算参数的自适应，最后完成水轮机力矩的输出。采用本发明的实现方法，可以方便地根据工况进行传递系数的调整，使该方法具有更好的适应性。CN103488096ACN1034896ACN103488096A权利要求书1/1页1.一种水轮机特性仿真方法，包括如下步骤：步骤一，将水轮机接力器的数值与经延迟后的数值相减，得到水轮机接力器的增量；将机组转速数值与经延迟后的数值相减，得到机组转速的增量；将水轮机流量数值与经延迟后的数值相减，得到水轮机流量的增量；步骤二，将由步骤一得到的水轮机流量的增量乘以传递系数k1后的值与水轮机接力器的增量乘以传递系数k2后相减，然后再减去机组转速的增量乘以传递系数k3后的值，得到水轮机水头增量；步骤三，将由步骤二得到的水轮机水头增量经过水轮机流量计算模块经各积分计算后得到水轮机流量仿真数值；步骤四，将由步骤一得到的水轮机接力器的增量经过传递系数k4，机组转速的增量经过传递系数k5后，与由步骤二得到的水轮机水头增量经过传递系数k6相加，得到水轮机力矩增量，该水轮机力矩增量与经延迟后的力矩数值进行迭加得到所需的水轮机力矩仿真数值。2.一种使用如权利要求1所述的水轮机特性仿真方法的仿真装置，其特征在于：包括水轮机导叶接力器行程输入模块、机组转速输入模块、水轮机力矩输出模块和仿真计算参数适应模块；所述水轮机导叶接力器行程输入模块一路经接力器行程信号延迟模块接至接力器行程增量计算模块，另一路直接连至接力器行程增量计算模块；该接力器行程增量计算模块的输出一路经接力器行程水头传递系数接至水轮机水头增量计算模块，另一路经接力器行程力矩传递系数接至水轮机力矩增量计算模块；所述机组转速输入模块一路经机组转速信号延迟模块接至机组转速增量计算模块，另一路直接连至机组转速增量计算模块；该机组转速增量计算模块的输出一路经机组转速水头传递系数接至水轮机水头增量计算模块，另一路经机组转速力矩传递系数接至水轮机力矩增量计算模块；所述水轮机水头增量计算模块的输出一路经水轮机水头力矩传递系数接至水轮机力矩增量计算模块，另一路接水轮机流量计算模块；该水轮机流量计算模块的输出一路经水轮机流量信号延迟模块接至水轮机流量增量计算模块，另一路直接连至水轮机流量增量计算模块；所述水轮机流量增量计算模块又经水轮机流量水头传递系数接至水轮机水头增量计算模块；所述水轮机力矩增量计算模块的输出接到水轮机力矩计算模块；所述水轮机力矩计算模块的输出一方面经水轮机力矩信号延迟模块作用于本模块的输入，另一方面经水轮机力矩输出模块将水轮机力矩输出。2CN103488096A说明书1/4页一种水轮机特性仿真方法及装置技术领域[0001]本发明属于电力系统的仿真领域，具体为一种水轮机特性仿真方法及装置。背景技术[0002]水轮机是进行水能到机械能转换的装置，是水电站和抽水蓄能电站的重要组成部分。也是构成水轮机调节系统的关键设备之一，在水电机组正常开机、空载运行、并网运行、增减负荷、正常停机等过程中，水轮机的特性对水轮机调节系统的动态性能有着重要的影响。水轮机特性的仿真是水轮机调节系统仿真和电力系统仿真的重要一环。[0003]水轮机特性仿真一般有三种方法：线性水轮机模型、非线性水轮机模型以及理想水轮机模型。非线性水轮机模型能较好的描述水轮机在不同工况下的真实特性，但需进行反复迭代计算，计算工作量大，收敛速度慢，一般用于水电站水力与机械过渡过程的计算，不适用于电力系统的动态仿真。理想水轮机模型不能反映水轮机的特性，实际上不同型号的水轮机，其特性差异甚大。而线性水轮机模型则不能适应工况变化的需要，不能用于电力系统遭受大扰动的情况，甚至不能满足AGC（AutomaticGenerationControl，即自动发电量控制）调节的需要。为此，需探索水轮机特性新的仿真