基于输水系统和水轮机详细模型的水电系统联合仿真

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1、摘要随着大型水瞧站秘撼水懿能电站魄不蜒兴建裟投入逡萼亍，瘩电我我溪电力系统中的比重逐年增大，水电系统的稳定性阅题目麓突出，同肘也对承电系统仿真提出了更高的要求。电力系统仿真往往采用粗略的输水系统一水轮机模型，丽水力系统仿真则往往采用粗略的同步电机一电力系统模型。采用这神水或电的单方面简化模型不能准确反映水力系统与电力系统的耦合作用，对于诸如电力系统中长期稳定、水轮发电机组再同步、调压井系统大波动稳定等这些与水电耦合和自动调节作用密切相关的问题的研究，可能导致不合理的绪论。因此，开展学科交叉研究，建立合理的水电系统详细模型，研究水电系统大扰动过程的仿真算法，谢于弥补我国电力

2、系统仿真计算中存在的输水系统一永轮机模型过予藕略的不冠，掇高东电系统仿粪水平，是非常积要的。鍪于电力系统研究中输承系统和承轮机模型篷予筒革的清况，本文酋先归纳雩

3、入了复杂输东系统和东轮橇兹详缁模蝥，建立了适合大扰葫动态过程计算翁永毫系绞详缨数学模型，毽括綦予特搓线法秘笺杂输承系统鲁动建摸模型、混漉式求轮机的线毯模型蟊非线性模型、调压井逶翻模型、羁多发瞧枫模型、谖速嚣模型、皴磁系统模型零逛魁模型等。复杂竣求系统戆皇动建模辫子逛力系统殛究者露言是j}零重要款，本文建立蛉竣水系绞皂动建摸模型包括竣水系绞冬粒典型单元的数学描述，计及了弹性水击的影响和复杂管递之闻的耦食作用，可以适

4、应竣水系统结构的复杂多榉性，具有较赢的精度和建模效率。归纳介绍了混流式水轮机的模型，包括基于模型综台特性曲线的线性化模型、基于内特性描述的线性化模型、基于全特性曲线的非线性模型和简单解析非线性模型等，对这些水轮机模型进行分析比较，认为它们的特点各有不同．应根据研究目的和已知条件来选择合适的模挺。计及弹性水击后，水力系统模型和电力系统模型的形式有很大的差异，水力系统模型含有偏微分方程组，而电力系统模型为常微分方程组。宜接将与这两种旗鼙辩应钓差分方程联立求解有一定难度，鄢如果直接联立求解，要求蓑分方程的数舀固定，这将不稠子复杂输永系统静自动建模。为解决逛一问题，本文提出了～稳

5、将水力系统和电力系统方程交替求解酌水电系统联合仿真箨法，帮将钰括输承系统、东轮梳竣及梳维转子等帮分静水力系统差分方程作为一部分，将瞧捂露步发电枫、裁磁系统以及彀网等鄂分戆迄力系统微分方程竣差分方程撂爻另一部分，对前一部分采用特征线法求解，对后一部分根据模型形式采用龙格一库塔法或隐式积分法等算法求解，这两部分的求解过程交替进行，最终即可得到水电系统大扰动过程的仿真结果。这种水电系统联合仿真算法，既可满足各种复杂输水系统自动建模的要求，又能提高计算速度，保证计算精度，计算程序也简单明了，易为水电两个专业的研究者接受。采用C++Builder可视化语言，编制了独立的复杂输水系统

6、一简单电力系统大扰动过程仿真软件。采用VisualC++可视化语言编制了采用复杂输水系统弹性水击模型和水轮机详细模型的水力系统动态仿真用户程序，通过中国电力科学研究院PSASP程序提供的用户程序接口，与PASASP程序联合实现了复杂水电系统大扰动过程的仿真计算。采用两个程序对上述两种不同的水电系统分别进行大扰动过程仿真计算，取得了合理可信的结果，表明了水电系统详细模型和联合仿真算法的正确性。关键词电力系统，水力系统，水电站，模型，大扰动，仿真AbstractWiththebuildingandoperatingoflarge．scalehydropowerstations

7、andpumpedstorageplants，theproportionofwaterpowertopowersystemisincreasingyearbyyearinchinaandthestabilizationproblemofhydro．electricalsystemisstandingout，Whichbringforwardhigherrequirementtotheunitedsimulationofhydro．electricalsystem．111etransientsimulationofpowersystemusesusuallysimplifi

8、edmodelsofconduitsystemandhydroturbine．Similarlythesimplifiedmodelsofsynchronousgeneratorandpowersystemareusedintransientsimulationofhydraulicsystem．TheoversimplifiedmodelsCallnotreflectthemumaleriectofhydraulicsystemandpowersystem，andtheymaycauseirrationalconclusio