明满流尾水系统水电站水轮机调节系统暂态特性研究

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1、分类号密缀ＵＤＣ６２１．３编号１０４８６武汉大学■博±学位论文明满流尾水系统水电姑水抢机调节系统暂态特性研究研究生姓名；王明疆指导教师姓名、职称：杨建东教授专业名称；水利水电工程研究方向：水电站过渡过程与控制二〇—五年十月ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏ打ＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＰａｒｔｉａｌＦｕｌ扫ｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅ民ｅｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｑ’ｎｎＤｏｃｔｉｏｒｓＤｅｇｒｅｅｏｆＥｎｇｉｅｅｒｉｇ－ｔｕｒｂＴｒａｎｓｉｅｎｔＣｈａｒａ

2、ｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｄｒｏｉｎｅｙＧｏｖｅｒｎｉｎＳｓｔｅｍｏｆＨｄｒｏｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｇｙｙｐＦｒｅｅＳｕｒｆａｃｅ－ｒｅｓｓｕｒｐｉｚｅｄＴａｉｌｒａｃｅＳｙｓｔｅｍＢｙ－ＷＡＮＧＭｉｎｉａｎｇｊｇｅｏｒｎ－Ｓｕｐｒｖｉｓ：Ｐｒｏｆ．ＹＡＮＧＪｉａｄｏｎｇＯｃｔｏｂｅｒ２０１５，论文原创性声明本人郑重声明；所呈交的学位论文，，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集

3、体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（签名）；王爾＾么侣年／口月＾０日学位论文使用授权书一（式两份，此份交＜中国博±学位论文全文数据库》期刊社存档）■本论文作者完全了解学校关于保存、使用学位论文的管理办法及规定，即学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复巧件和电子版，允许论文被査阅和借阅，接受社会监督。本人授权武汉大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收、录到《中国博±学位论文全文数据库》进斤信息服务，也可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。□当年一本论文提交／□

4、年／□两年／□兰年Ｗ后，同意发布。一若不选填则视为年后同意发布。注，在解密后适用于本授权书．：保密学位论文义ｏｉｌ年／／月日武汉大学研究生学位论文作者信息论文题目棘啼據水獅Ｉ獻婦斜４甲書解帮Ｐ奇秦■姓名学号答辩日期Ｗ年＂月Ｊ日至啼５＾＾论文级别博女面硕±口院／系／所专业村水取）唯Ｉ联系电话Ｅｍａｉｌ＿通信地址巧：Ｐ编）备注；５０论文创新点１提出了将有压管道与明渠非恒定流的控制方程进行分段线性化离散、Ｗ空间状态方程的形式写出指定断面输入量与输出量的响应关系的方法，将有压与明渠状态方程賴合，解决了明渠系统断面间水头和流量难

5、于直接关联的难题。依据明渠尾水系统的空间状态方程，与其他子系统模型联合，建立了用于明渠尾水系统水电站水轮机调节系统稳定性与调节品质分析的动力系统的特征方程及时域仿真模型，分析了明渠对Ｔｉｅ轮化调节系统稳定性和调节品质的影响。２首次将Ｈｏｐｆ分忿理论应用到变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性研究，成功解决了因变顶高尾水洞明满流分界面来回运动而带来的水轮机调节系统非线性问题，及由此带来的系统稳定性难于进行理论分析的问题。建立了包含准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动巧性的改进引水系统动力方程及相应的水轮机调节系统非线性数学模型，并在阐释了Ｈｏｐｆ分忿方法

6、在该将殊非线性系统上应用流程的同时，重点揭示了变顶高尾水洞的稳定性工作原理。３完善了变顶高尾水洞水电站的反演分析理论与方法，并依托某已建该类水电站，建立了反演分析的数学模型、对调试阶段的甩负荷试验工况和负荷调整试验工况进行了完整的反演计算与分析，验证了反演计算所用的数学模型与模拟手段能够较为准确合理的反映真实电站的普态过程，是可行的。形成了变顶高尾水洞水电站反演分析的标准流程。目录摘要ＩＡｂｓｔｒａｃｔ虹１绪１１．１研究背景与关键问题１１丄１研究背景１１丄２关键问题３１．２研究现状５１．２．１水电站调节系统数

7、学模型５２２１．．水电站调节系统稳定性９１．２．３？ＪＣ电站调节系统调节品质１１１１．２．４水电站调节系统非线性控制策略１１．３本文研究的主要内容１４２数学模型１６２．１引言１６２．２水力系统数学模型１８２．２．１管道非恒定流数学模型１８２．２．２求解方法１９２．２．３水为边界数学模型２６２．３机械系统数学模型２９２．３．１水轮机２９２３．２调速器３１