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基于Matlab模块化模型的水轮发电机组仿真研究
资料介绍
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(完整内容请下载后查看)第38 卷 第2 期
2010年1月16日
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.38 No.2
Jan.16, 2010
基于Matlab模块化模型的水轮发电机组仿真研究
曹程杰1,2,莫岳平2,刘 洁3
(1.扬州大学,江苏 扬州 225000;2.南京南瑞自动控制有限公司,江苏 南京 210003;
3.江都水利工程管理处,江苏 扬州 225200)
摘要:采用 Matlab 建立水轮发电机系统各子系统的多种精度模块化模型,在此基础上分别构建水电机组非线性模型、线性
化模型和经典理想模型。通过与现场运行数据相比较,研究了不同模型的适用范围,验证了仿真模型和算法的正确性,体现
了模块化建模在水电站仿真计算中的优势。
关键词:水轮机调节系统;数学模型;仿真
Research of hydrogenerating units based on modularized model of Matlab
,
CAO Cheng-jie1 2,MO Yue-ping2,LIU Jie3
(1.Yangzhou University,Yangzhou 225000,China;2.NARI Automatic Control Co.,Ltd.,Nanjing 210003,China;
3. Jiangdu Water Conservancy,Yangzhou 225200,China)
Abstract:The multiple-precision mathematic models of the subsystem of hydrogenerating units is established,and then the nonlinear
model,linear model and classical-ideal model of hydrogenerating units are built respectively.Through a comparison between
simulation results and field data,this paper studies the different application scopes of the models and verifies the validity of the
simulation model,which shows the superiority of modularized modeling in the simulation for hydropower stations.
Key words:hydraulic turbine governing system;mathematical model;simulation
中图分类号:TP273.2;TP391.9
文献标识码:A
文章编号: 1674-3415(2010)02-0068-04
以及不同的仿真工况和仿真目的进行选择。
0 引言
1 水轮机调节系统的数学模型
水电厂是电网频率调节的主要电厂,随着电力
系统中大中型水电机组的广泛应用,其整体动态模
型研究日益受到人们的重视,建立符合实际的水轮
发电机组模型,对于理论分析计算、试验研究、调
节保证计算等都具有重要意义。水轮机仿真模型既
要保证仿真结果的准确性,又要兼顾计算时间及工
作效率,针对不同的仿真要求需要选择不同的模型。
同时,水电机组控制系统是一个复杂的非线性系统,
模型和算法选取的正确与否应在实践中加以检验,
正确、合理的仿真试验对实践才具有指导意义。
水轮发电机系统由水轮机、引水系统、调速系
统、发电机及负荷等子系统组成,本文采用Matlab
软件作为仿真平台,建立了各子系统的多种精度模
块化模型,以在仿真计算中根据水电站的具体特征
1.1 引水系统模型
1.1.1 刚性水击模型
一般在小扰动情况下,对简单直管路且管道长
度小于600~800 m 时,管壁及水体的弹性以及流动
的摩擦阻力均可以忽略,此时可以认为是刚性水击,
其传递函数为:
h(s) = −TW sq(s)
(1)
式中: h 为管道中水头的变化量;q 为管道中瞬时水
流量的变化量;轮机额 TW 为管道水流惯性时间常
数;TW=LQr/gFHr;L 为管道长度;F 为管路截面面
积;Qr 为水轮机额定流量;Hr 为水定水头;g 为重
力加速度。
1.1.2 弹性水击模型
当引水管路较长时,管道及水体的弹性均不能
忽略,此时弹性水击理论能更精确地描述管道动态
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