水輪機調(diào)節(jié)仿真系統(tǒng)非線性建模及其應(yīng)用研究.pdf

1、水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定和運行控制具有重要作用，并且對水電廠的安全性和經(jīng)濟性有重要影響，因此調(diào)速器的性能測試一直都受到水電廠和調(diào)速器生產(chǎn)廠商的重視。調(diào)速器的仿真測試技術(shù)已在調(diào)速器的測試工程中得到了廣泛應(yīng)用。以往的調(diào)速器仿真測試裝置由于硬件平臺的限制，仿真時一般都對調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型進(jìn)行近似線性化，利用線性模型來進(jìn)行仿真，沒有充分反映水輪機流量、力矩隨工況變化所體現(xiàn)出的非線性特征，為更好的體現(xiàn)仿真的真實性，在研制新一代水輪機仿真測試裝

2、置的過程中應(yīng)考慮使用非線性水輪機模型。
　　 本文針對水輪機非線性模型實時仿真所需要解決的問題：(1)模型表達(dá)方式簡單且能夠反映水輪機真實特性。(2)模型的求解過程要求快速穩(wěn)定可靠。首先比較了當(dāng)前所使用的三種非線性水輪機建模方法：流量力矩表插值、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、多項式函數(shù)擬合。從實時仿真對水輪機函數(shù)表達(dá)形式和計算速度的要求出發(fā)，確定選用多項式函數(shù)方法對水輪機的流量力矩特性進(jìn)行建模。然后對模型的求解方法進(jìn)行了深入研究，指出在水頭迭代

3、過程中迭代格式對計算的收斂性具有重要影響，提出使用牛頓迭代格式來計算水頭和轉(zhuǎn)速的變化過程，并以此為出發(fā)點給出了四種收斂的迭代方法，從實時仿真計算速度和精度方面進(jìn)行了比較，從而確定水頭迭代使用牛頓迭代格式，而轉(zhuǎn)速迭代使用隱式梯形積分公式的迭代方法。并最終給出了仿真的結(jié)果并與線性模型進(jìn)行對比，論述了非線性模型的優(yōu)勢。
　　 通過將非線性水輪機模型在實際測試中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，結(jié)果表明，這種建模仿真方法能夠較好地反映水輪機的特性，仿真實時性