【摘 要】
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水电是一种清洁能源,能够有效减少化石能源消耗,对于碳减排和资源节约发挥着重要作用。抽水蓄能电站不仅为储存电能和发电过剩提供了解决方案,而且是一种技术成熟、清洁高效、经济安全的电力系统优质调节手段。水泵水轮机是抽水蓄能机组的核心设备,是影响抽水蓄能机组安全稳定运行的关键因素,水泵水轮机的精准建模可以精确的展示水轮机的动态响应变化过程和运行状态。为了更加严谨的分析水泵水轮机的动力特性,为电站的安全运行
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水电是一种清洁能源,能够有效减少化石能源消耗,对于碳减排和资源节约发挥着重要作用。抽水蓄能电站不仅为储存电能和发电过剩提供了解决方案,而且是一种技术成熟、清洁高效、经济安全的电力系统优质调节手段。水泵水轮机是抽水蓄能机组的核心设备,是影响抽水蓄能机组安全稳定运行的关键因素,水泵水轮机的精准建模可以精确的展示水轮机的动态响应变化过程和运行状态。为了更加严谨的分析水泵水轮机的动力特性,为电站的安全运行提供更加可靠的理论依据,本文在线性模型的基础上建立了水泵水轮机非线性模型,并对其进行动力特性的分析。首先,基于水泵水轮机外特性模型,利用了泰勒级数展开的方法,建立了水泵水轮机的非线性模型。其次,基于水泵水轮机非线性模型,建立了水泵水轮机调速系统非线性数学模型,利用longge-kutafa时域仿真法和相平面法,对水泵水轮机调速系统的非线性模型进行仿真计算,最终得到了水泵水轮机非线性模型的动力特性。本文的主要内容如下:（1）根据水泵水轮机外特性模型中的力矩特性和流量特性方程,对方程中的各个变量进行泰勒级数展开,保留二阶导数项,忽略三阶及以上高阶导数项,得到含有二阶偏导数的水泵水轮机的非线性模型。（2）根据所建立的水泵水轮机非线性数学模型,与调速系统的发电机模型、引水管道模型、调速器模型进行联立求解,得到水泵水轮机调速系统非线性数学模型。根据国内某水电站的实测数据,采用外特性法对水泵水轮机非线性模型中的一阶传递系数的取值进行确定。（3）采用longge-kutafa的时域仿真法和相平面法,对水泵水轮机调速系统的非线性模型进行仿真计算。在二阶传递系数分别为0.1和0.5时,在不同负荷扰动下,分别对系统进行动态仿真计算,得到线性模型系统和非线性模型系统在增负荷扰动和甩负荷扰动时的动态响应对比图,分析得到水泵水轮机非线性调速系统的动态响应规律。对二阶传递系数进行敏感度分析,得到水泵水轮机非线性模型中不可忽略的非线性项。仿真结果表明:水泵水轮机非线性模型可以更加有效、精准的揭示机组的动态响应,对抽水蓄能机组安全稳定运行提供更可靠的保障。
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