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水电站过渡过程的分析研究是指对水轮发电机组响应载荷变化时的水力特性与调节控制特性的分析研究。在水力方面,由于工况的改变,引起水电站引排水系统流量的变化而引发水击现象,导致管道内压力的剧烈变化和调压设备中水位的变化,严重水击则会造成水电站的破坏;在调节控制方面,需针对具体的电站引水系统、水轮机特性、调速器和运行工况来设置水轮机调速器调节参数以满足水轮机调节的稳定性要求和调节的速动性要求,保证电力系统的稳定运行和供电质量。所以对水轮机组过渡过程的研究对水电站的设计、运行管理都具有十份重要的意义。
本文以MATLAB为水电站过渡过程数值模拟的软件平台。MATLAB是大型仿真、计算软件,它可以用于大型控制系统仿真。MATLAB的SIMULINK以可视化形式建立系统或环节的模型。基于SIMULINK的水轮机调节系统仿真可以处理的系统包括:线性、非线性系统;离散、连续及混合系统等。运用这个国际上先进的仿真软件,对水电站系统各个部分分别进行可视化建模与仿真计算,并将它们模块化,可以大大减少编程工作量。该方法是由模型库辅助用户进行模型拼合,并利用图形功能生成系统的仿真模型。
本研究从分析水电站系统出发,将整个水电站系统分为水系统、机械和电气系统,分别建立了数学模型和SIMULINK图形模块。对具体的水电站系统用这些模型可以方便的连接成水电站系统数值模拟分析系统。本文着重解决了水轮机特性曲线的储存、插值计算、水轮机调速器稳定计算中的传递系数的计算模块、调节参数整定的遗传算法和模块设计、完成的模块编制及分析模拟计算结果。分别针对实际水电站不同过渡过程的计算,显示结果能真实的反映实际情况。利用MATLAB进行水电站过渡过程数值模拟分析具有其特点和优势,计算结果是正确的。提供的方法和SIMULINK模块可用于解决工程实际问题。