申请/专利权人：华中科技大学

申请日：2021-03-31

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN112966394B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/28;G06F113/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2021.07.02#实质审查的生效;2021.06.15#公开

摘要：本发明提供一种水力耦合条件水电机群动态特性的仿真方法及系统，包括：水轮机模型、调速器模型、引水系统模型以及发电机与负载模型；水轮机模型基于水轮机的导叶开度信号、发电机的转速信号以及水轮机的水头信号确定水轮机的流量信号和力矩信号；调速器模型基于发电机的转速信号确定水轮机的导叶开度信号；引水系统模型基于水轮机的流量信号确定水轮机的水头信号；发电机与负载模型基于水轮机的力矩信号确定发电机的转速信号；水电机群包括：引水系统、多台水轮机以及与之配套的发电机和调速器。本发明可以仿真水力耦合条件下水电机群在各种工况条件下的动态特性，能够方便显示和提取各状态量的时域波形，以分析系统的动态特性。

主权项：1.一种水力耦合条件水电机群动态特性的仿真系统，其特征在于，包括：水轮机模型、调速器模型、引水系统模型以及发电机与负载模型；所述水轮机模型基于水轮机的导叶开度信号、发电机的转速信号以及水轮机的水头信号确定水轮机的流量信号和力矩信号；所述调速器模型基于发电机的转速信号确定水轮机的导叶开度信号；所述引水系统模型基于水轮机的流量信号确定水轮机的水头信号；所述引水系统模型包括各种不同性质的水力元件子模型，具体包括：上游水库子模型、下游水库子模型、调压室子模型、压力管道子模型、分岔管子模型以及汇合管子模型；对于各个水力元件子模型，其输入为上游与其连接的水力元件节点或末端的上一时刻的水头和流量，以及下游与其连接的水力元件节点或始端的上一时刻的水头和流量，输出为其端点或节点处的当前时刻的水头和流量；其中：上游水库子模型和下游水库子模型均假设水库水位不变；压力管道子模型采用基于特征线法的非线性模型，其数学表达式为： 其中，HA、HP和HB分别表示某段管道左端、中间和右端的水头；QA、QP和QB表示相应的流量；CA、SA、CB和SB为与管道参数有关的系数；V为管道中水体的流速；f为摩擦系数；g为重力加速度；D为管道直径；a为水击波速；Δx为单段管道的长度；A为管道截面积；所述调压室子模型基于管道流体的能量方程和连续方程得到，其数学表达式为： 其中，Hty为调压室水位；Cj、Sj为与调压室参数有关的系数，计算方法为： 其中，Qj为上一时刻进入调压室的流量；Hj为上一时刻调压室的水位；Aj为调压室面积；RJ为进口阻抗的水力损失系数；Δt为仿真步长；所述分岔管子模型基于管道流体的连续方程得到，其数学表达式为： 其中，HfC为分岔点水头，下标A为分岔点上游主管道最后一段的始端，下标Bi为分岔点下游第i根分管道第一段的末端，m为分岔的管道数；所述汇合管子模型基于管道流体的连续方程得到，其数学表达式为： 其中，Hhh为汇合点水头，下标Ai为汇合点上游第i根分管道最后一段的始端，下标B为汇合点下游主管道第一段的末端，n为汇合的管道数；所述发电机与负载模型基于水轮机的力矩信号确定发电机的转速信号；所述水电机群包括：引水系统、多台水轮机以及与之配套的发电机和调速器。

全文数据：

权利要求：

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