[发明专利]一种适用于电力系统分析的转桨式水轮机调节系统动态模型

摘要

本发明公开了一种适用于电力系统分析的转桨式水轮机调节系统动态模型，包括调速器模型、导叶控制系统模型、桨叶控制系统模型、水轮机及引水系统模型。所述导叶控制系统模型和桨叶控制系统模型构成转桨式水轮机双调节系统，所述桨叶控制系统模型考虑了导叶开度与桨叶开度间存在的协联关系，用五次多项式曲线拟合的方法获取；所述水轮机模型在解析非线性模型的基础上考虑桨叶角对水轮机效率的修正作用，导叶开度与桨叶开度共同影响水轮机模型的机械功率输出，且计及导叶开度与机械功率之间的非线性，以三次多项式拟合描述。本发明结构精细、清晰，模型参数意义明确、易获取，建模过程快捷、高效、精确，实用性强。

主权项

一种适用于电力系统分析的转桨式水轮机调节系统动态模型，其特征在于，包括：调速器模型、导叶控制系统模型、桨叶控制系统模型、水轮机及引水系统模型，所述导叶控制系统模型与桨叶控制系统模型构成转桨式水轮机双调节系统，其中，所述调速器模型的信号输入端用于输入发电机频率与电网频率的频率偏差及机组功率给定值，所述导叶控制系统模型的信号输入端与调速器模型的信号输出端连接，所述桨叶控制系统模型的信号输入端与导叶控制系统模型的信号输出端连接，所述导叶控制系统模型的信号输出端及桨叶控制系统模型的信号输出端均与水轮机及引水系统模型的信号输入端连接；所述调速器模型根据输入的发电机频率与电网频率的频率偏差信号及机组功率给定值计算调速器模型的输出，所述导叶控制系统模型根据调速器模型输入计算导叶开度输出，所述桨叶控制系统模型根据不同水头下导叶开度与桨叶开度间存在的协联关系计算桨叶开度输出，所述引水系统模型用于将发电用水输送给水轮机，所述水轮机及引水系统模型根据导叶开度输入和桨叶开度输入计算水轮机的机械功率输出；针对转桨式水轮机，计及导叶开度与桨叶开度共同影响的等效开度为y＝f(yg)·f(yr)式中，y为转桨式水轮机中计及导叶开度和桨叶开度共同影响后的等效开度，f(yg)为关于yg的函数关系，yg为导叶开度，f(yr)为关于yr的函数关系，yr为桨叶开度；针对f(yg)，一定水头下水轮机导叶开度与机械功率输出之间为非线性关系，水轮机机械功率输出Pm与等效开度y的稳态标幺值相等，采用三次多项式拟合表征其非线性关系为f(yg)=b0+b1yg+b2yg2+b3yg3]]>式中，b0、b1、b2、b3为拟合系数，yg为导叶开度；针对f(yr)，考虑桨叶开度对有效流量的影响，可表征为f(yr)＝yr·Bflow+1式中，Bflow为桨叶开度对有效流量的影响系数，yr为桨叶开度。