[发明专利]一种汽轮发电机组扭振联合仿真方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种汽轮发电机组扭振联合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据汽轮发电机组轴系的各项参数建立汽轮发电机转子轴系的多段集中质量模型，获取转动惯量矩阵、扭转刚度矩阵和机械阻尼矩阵；

S2：对多段集中质量模型进行解耦变换，根据扭振固有频率计算结果对扭振故障特征频率范围进行模态斩断，建立轴系的扭振响应计算模型；

S3：获取汽轮发电机组及电力系统的各项参数，建立发电机及电力系统的电气模型；

S4：启动电气模型，根据当前发电机转子转速计算当前步长的电磁力矩，并传递给多段集中质量模型；

S5：将当前步长的电磁力矩与上一步长的电磁力矩作差，得到电磁力矩变化量，并计算每个等值转子的输入激励，扭振响应计算模型计算每个模态的扭角增量；

S6：将每个模态的扭角增量通过加权获得关键截面和发电机转子的扭角增量，再经过微分获得角速度增量；将角速度增量与上一步长的扭角和角速度状态量叠加，获得当前步长关键截面的扭角和扭力矩，以及发电机转子转速；

S7：将发电机转子转速传递给电气模型，开始下一步长的仿真；

S8：重复S4～S7，直至达到预设的仿真总时长，实现机电网的联合仿真，输出需要的计算结果。

2.如权利要求1所述的汽轮发电机组扭振联合仿真方法，其特征在于，S1中，汽轮发电机组轴系的各项参数包括轴系的结构参数和材料参数。

3.如权利要求1所述的汽轮发电机组扭振联合仿真方法，其特征在于，S1具体为：根据汽轮发电机组轴系的各项参数建立汽轮发电机转子轴系的多段集中质量模型，转子的扭转振动运动方程增量形式为：

T是作用在各轴段上的外部扭矩向量；

Τ＝[T₁ T₂…T_n -T_e -T_ex]^T

其中，T₁～T_n为作用在汽轮机各轴段上的外部力矩，T_e为作用在发电机轴段上的电磁力矩，T_ex为作用在励磁机转子上的电磁力矩，D是机械阻尼矩阵；

T_J为转动惯量矩阵，形式为：

K为扭转刚度矩阵：

δ为各轴段的扭角组成的向量：

δ＝[δ₁ δ₂…δ₅ δ₆]^T

机械阻尼矩阵：

D＝αT_J+βK

α和β为经验系数。

4.如权利要求3所述的汽轮发电机组扭振联合仿真方法，其特征在于，S2具体为：

取的右特征向量记为Q时，令

δ＝Qδ^(m)

将上式代入转子的扭转振动运动方程增量形式，并同时左乘Q^T可得：

Q^TT_JQ、Q^TKQ分别为对角矩阵，D^(m)＝Q^TDQ也为对角矩阵，对角线上的元素是各阶模态阻尼。

5.如权利要求4所述的汽轮发电机组扭振联合仿真方法，其特征在于，S5中，计算每个等值转子的输入激励，具体为：

根据汽轮机各级功率分配情况和电磁力矩分配情况首先计算得到各个轴段上的力矩，记作ΔT_i，根据计算作用在每个等值转子上的综合等效力矩：

扭振响应计算模型计算每个模态的扭角增量，具体为：

6.如权利要求5所述的汽轮发电机组扭振联合仿真方法，其特征在于，S6中，将每个模态的扭角增量通过加权获得关键截面和发电机转子的扭角增量，具体为：

7.如权利要求1所述的汽轮发电机组扭振联合仿真方法，其特征在于，S3中，发电机及电力系统的电气模型是采用PSCAD建立的。