[发明专利]一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法

权利要求书

1.一种水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，包括：

建立水轮机调速系统的简化模型，根据所述水轮机调速系统的简化模型建立水轮机调速系统的传递函数；

根据所述水轮机调速系统的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩；

确定所述水轮机的阻尼转矩在相角-转速坐标系中的位置；其中，所述相角-转速坐标系的横坐标为相角变化量，纵坐标为转速变化量；

判断所述水轮机的阻尼转矩处在所述相角-转速坐标系中的位置，若所述水轮机的阻尼转矩落在所述相角-转速坐标系中的第一象限、第二象限或纵坐标的正半轴，则所述水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起放大作用；若所述水轮机的阻尼转矩落在所述相角-转速坐标系中的第三象限、第四象限或纵坐标的负半轴，则所述水轮机的阻尼转矩对超低频段的振荡起抑制作用；

所述水轮机调速系统的简化模型包括调速器模型、执行机构模型和理想水轮机模型；

根据所述水轮机调速系统的简化模型的传递函数，得到在超低频段下水轮机的阻尼转矩的方法为：

根据发电机的实测转速值与所述水轮机调速系统简化模型中的转速参考值的差值，得到转速变化量Δw；

根据所述转速变化量Δw和所述水轮机调速系统的传递函数G_M(s)得到所述水轮机的阻尼转矩的幅值和所述水轮机的阻尼转矩的相角：

G_M(s)＝α∠β，

所述水轮机的阻尼转矩为：

ΔT_M＝-Δw·α∠β,

其中，G_M(s)为水轮机调速系统的简化模型的传递函数，Δw为转速变化量，α为所述水轮机的阻尼转矩的幅值，∠β为所述水轮机的阻尼转矩的相角，ΔT_M为水轮机的阻尼转矩。

2.根据权利要求1所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述执行机构模型的传递函数G_z(s)为：

其中，T_z为执行机构的时间常数，s为拉普拉斯算子；

所述理想水轮机模型的传递函数G_w(s)为：

其中，T_w为水锤效应的时间常数。

3.根据权利要求1所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，

当所述调速器模型为比例环节模型，所述比例环节模型的传递函数G_k(s)为：

G_k(s)＝k_p，

其中，k_p为调速器的比例系数。

4.根据权利要求2或3所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述水轮机调速系统的简化模型的传递函数G_M(s)为：

其中，k_p为调速器的比例系数，T_z为执行机构的时间常数，T_w为水锤效应的时间常数，s为拉普拉斯算子。

5.根据权利要求1所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，当所述调速器模型为比例积分环节模型，所述比例积分环节模型的传递函数G_I(s)为：

其中，k_p为调速器的比例系数，k_I为调速器的积分系数，s为拉普拉斯算子。

6.根据权利要求2或5所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述水轮机调速系统的简化模型的传递函数G_M(s)为：

其中，k_p为调速器的比例系数，k_I为调速器的积分系数，T_z为执行机构的时间常数，T_w为水锤效应的时间常数，s为拉普拉斯算子。

7.根据权利要求1所述的水轮机调速系统的阻尼特性分析方法，其特征在于，所述超低频段为0.01Hz至0.1Hz。