双机共变顶高尾水隧道系统水力扰动分析

双机共变顶高尾水隧道系统水力扰动分析

一、双机共变顶高尾水洞系统水力干扰分析(论文文献综述)

朱岑,周建旭[1](2020)在《引水式水电站变顶高尾水洞水力特性和体型优化》文中进行了进一步梳理考虑引水式水电站常用的有压尾水洞和变顶高尾水洞两类布置型式,采用基于特征线法的有压管道瞬变流分析模型和适用于明满流过渡过程分析的改进狭缝法模型,分别分析系统的过渡过程特性和尾水洞体型参数的敏感性,研究不同的尾水洞型式下尾水系统的水力特性,进一步揭示了变顶高尾水洞的底宽、洞高和顶坡对尾水管进口最小内水压力的影响规律。结果表明,与增大面积的有压尾水洞比较,变顶高尾水洞是一种可行的布置型式,可有效提高尾水管进口的最小内水压力且水锤过程衰减较快;合理增大变顶高尾水洞底宽、洞高或顶坡均可不同程度地改善尾水管进口最小内水压力,其中顶坡的影响相对明显,为体型优化设计提供了参考依据。

苟东明[2](2019)在《一管多机布置抽水东蓄能电站瞬态建模与过渡过程分析》文中研究说明目前国内抽水蓄能电站的建设正在高速发展,在电站枢纽布置时,输水系统和机组的组合方式往往采用一管多机输水系统布置方案,在安全风险可控的前提下,总体降低工程成本,如广东清远蓄能电站引水系统采用了一管四机布置、浙江天荒坪蓄能电站引水系统采用一管三机布置。当采用一管多机布置方式时,同一水道两台机组或多台机组之间存在水力联系,若其中一台机组突然甩负荷或者增负荷,必然引起调压井水位、分岔点测压管水头的变化,对同一水道系统电其余机组水头、出力、转速、导叶开度等产生影响,这种过渡过程中的水力干扰引起的机组负荷、压力瞬时变化的危险性在已建工程中得到证实。与此同时,与引水系统压力上升相比,尾水管压力下降值越来越成为工程建设过程中关注的重点,极端运行条件下的计算结果和机组安装高程的选择可能直接影响到工程建设的经济性和安全性。本文结合抽水蓄能电站工程实际,针对一管多机布置抽水蓄能电站瞬态建模与过渡过程稳定性分析开展了深入研究。主要完成的工作及结论如下:(1)建立了一管多机布置抽水蓄能电站非线性动力学模型框架,基于该动力学模型框架,系统研究了极端工况下运行条件对抽水蓄能电站蜗壳进口最大压力、尾水管进口最小压力、机组最大转速上升率、引调和尾调最高最低涌波水位的影响规律,并根据数值仿真结果以及实际工程数据,给出一管多机布置抽水蓄能电站在过渡过程中运行特征参数的选择范围,可为工程设计和保证工程安全提供依据。(2)基于敏感性分析法研究了机组主要特征参数对过渡过程瞬态特性的影响规律,包括机组特性及“S”型特性对过渡过程的影响、导叶关闭规律对压力和转速控制的影响、机组转动惯量压力和转速控制的影响等。并进一步分析了,调压井设置条件、调压井阻抗孔直径大小、岔管布置位置等输水系统关键参数对过渡过程的影响规律,研究结果能为一管多机抽水蓄能电站布置运行提供理论指导。(3)结合丰宁和沂蒙两座典型抽水蓄能电站,较系统开展了一台机甩负荷或增负荷情况下水力干扰对其余正在正常运行机组影响的数值研究。结果表明,对于引水系统为一管两机的电站,一台机甩负荷或增负荷时,对另外一台机正常运行的机组蜗壳进口压力存在较大影响,两台机组蜗壳进口压力波形相似,且相较于增负荷工况,甩负荷工况下影响更大。一台机增负荷时,另外一台正常运行的机组出力发生波动,且出力极大值上升较小,出力极小值下降较多。一台机甩负荷时,另外一台额定运行的机组出力发生波动,且出力极大值上升较大,出力极小值下降较小。给出了典型工况下机组运行稳定性条件,研究结果为保障机组安全稳定运行提供理论依据。(4)采用不同区域多数值耦合算法对泵工况断电飞逸过渡过程进行了三维湍流数值模拟。结果表明,在飞逸工况下,转轮内部产生涡流,在制动工况下出现尾水涡带,管状空腔涡带在脱离壁面形成,随后旋转方向改变,形成顺时针柱状涡带,后期在水轮机工况出现偏心。通过数值模拟得到了断电飞逸过程中水泵水轮机外特性参数的动态变化规律、不同时刻尾水管、调压井内部流态的演变规律等。

张浩[3](2019)在《水力发电系统瞬态动力学建模与稳定性分析》文中进行了进一步梳理本论文以水力发电系统(常规水电站和抽水蓄能电站)为研究对象,建立其在瞬态过程动力学模型并进行稳定性分析。常规水电站和抽水蓄能电站作为水机电耦合复杂系统,典型状态变量随时间演进而具有不同动态响应,因此两者均可描述为复杂非线性水力发电系统。水力发电系统在瞬态过程中运行参数变化剧烈且内部耦联关系复杂,故其在瞬态过程中的稳定性问题尤为突出。本论文结合国家自然科学基金项目“水电站系统稳定性与控制”从动力学角度出发将水力发电系统划分为多个子系统进行分块独立建模,考虑水力、机械和电磁等因素共同作用,针对典型瞬态过程推求水力发电系统各子系统间耦联机制,实现水力发电系统瞬态动力学建模并探究其稳定性机理,取得了较为完整且具有一定创新性的理论成果。主要研究内容和结果如下:(1)水轮机调节系统由水力、机械和电气三个子系统组成,其各子系统响应时间存在尺度差异,因此水轮机调节系统在瞬态过程的精确化模型存在多尺度耦合效应。为了研究水轮机调节系统在多时间尺度下瞬态动力学行为及稳定机理,首先考虑机械系统中惯性和间隙影响将其作为水轮机调节系统的慢子系统,通过引入标度因子对水轮机调节系统进行重新标度,建立存在多时间尺度效应水轮机调节系统。利用数值模拟分析了水轮机调节系统在时间尺度变化下动力学行为演化规律,发现系统中存在显着快慢效应(高频小幅振动和低频大幅振动交替出现)。当标度因子大于0且小于1时,通过增大标度因子可以有效减弱或避免系统的快慢效应。为了探究水轮机调节系统多频率尺度下瞬态特性演化,考虑水轮机调节系统传递系数随工况运行而改变,通过引入周期激励形式传递系数建立水轮机调节系统多频率尺度动力学模型。通过数值模拟发现多频率尺度水轮机调节系统存在典型快慢动力学行为(周期簇发)并揭示系统随激励幅值和频率增大过程中的失稳机理。研究成果为水轮机调节系统在瞬态过程多尺度耦合动力学建模及稳定性分析方面提供理论参考。(2)水轮机调节系统在瞬态过程中力矩和流量特性变化剧烈,是决定其瞬态动力学模型适用性关键因素。为了更加准确描述水轮机调节系统在瞬态过程动态特性,首先通过改进获得水轮机调节系统瞬态力矩和流量表达式,针对甩负荷关机过渡过程建立了可以反映水轮机调节系统瞬态特性的动力学模型。利用数值模拟分析了导叶直线关闭和折线关闭规律对水轮机调节系统瞬态特性影响规律,揭示了导叶折线关闭规律中折点设置对水轮机调节系统瞬态水头、转速、流量等的影响。为了深入分析常规水电站轴系系统在瞬态过程动力学响应及受力特征,基于水轮机调节系统与轴系系统耦联关系,建立水轮机调节系统与轴系系统瞬态耦合动力学模型。在开机过渡过程中分析了导叶直线开启和折线开启规律对水轮机调节系统和轴系系统瞬态动力学特性影响,揭示两系统在开机过程相互作用机理及对轴系瞬态响应和受力特征影响规律。研究成果丰富了水轮机调节系统与轴系系统耦合动力学建模理论,为探究其瞬态稳定机理奠定理论基础。(3)变顶高尾水水电站系统尾水结构中存在明满流交替现象,与常规水电站相比由于其瞬态影响因素较多且随工况变化,故变顶高尾水水电站系统瞬态稳定性更加复杂。为了从系统整体角度研究变顶高尾水水电站系统瞬态能量流动特性及其稳定性影响因素,尝试将变顶高尾水水电站系统纳入哈密顿理论框架下进行动力学建模与瞬态能量流分析。首先基于变顶高尾水水电站系统动力学模型,利用正交分解法将其转化为对应哈密顿系统形式,通过分解哈密顿系统结构矩阵获得系统能量产生与能量耗散影响因素并利用数值模拟获得变顶高尾水水电站系统在阶跃负荷扰动和随机负荷扰动下动力学响应。在机组负荷调节小波动过渡过程中,从动力学角度探究了三种尾水形式下(有压尾水、有压尾水附带暂态水流、变顶高尾水)水电站系统稳定性变化规律并揭示变顶高尾水洞洞顶坡度对水电站系统瞬态稳定性影响规律。研究成果为变顶高尾水水电站系统瞬态能量流分析和安全稳定调控提供理论支撑。(4)水泵水轮机在运行过程中受到多种随机因素影响,使其瞬态特性及其稳定性机理更加复杂。为了研究水泵水轮机系统在随机因素作用下瞬态响应及稳定条件,首先建立了水泵水轮机系统在发电工况下动力学模型,利用数值模拟分析随机负荷扰动下PI控制参数对水泵水泵水轮机瞬态动力学响应影响规律。考虑长压力引水管道水流惯性在瞬态过程存在随机性变化,采用切比雪夫多项式逼近方法建立水泵水轮机系统在甩负荷过渡过程随机动力学模型,分析水流惯性随机变化对系统瞬态特性影响规律,并给出反S区特性曲线对系统瞬态稳定性影响。对比分析了特性曲线斜率、摩阻损失、水流惯性及转动惯量对系统在飞逸工况点稳定性影响规律。研究成果为水泵水轮机系统瞬态过程随机动力学建模理论和稳定机理研究提供理论参考。

韩军颖[4](2018)在《不同尾水系统对水电站系统稳定性影响》文中提出水电站在设计和施工时,根据不同地形地质条件,其尾水系统在长度和结构上会存在明显差异,这会对机组运行和水力发电系统稳定性带来不尽相同的影响。水力发电机组运行时,会存在电力负荷扰动、液压随动系统时滞效应等影响因素,这些会影响系统的稳定运行。作为水电站核心组成部分的水力发电系统,它在机组稳定运行和保证供电质量等方面发挥重要作用。因此,有必要针对不同尾水系统布置形式的水力发电系统以及系统运行时存在的不稳定因素,建立能准确反映其结构和运行特点的非线性数学模型,研究各因素对系统稳定性的影响规律,进而探究系统失稳时动力学机理,为系统的稳定运行从理论方面提供一定的指导。本论文主要内容及结论如下:(1)考虑变顶高尾水洞中明满流往复交替运动及明流段水位波动的工作特性,以及运行时可能发生电力负荷扰动和机组转速随机变化的情况,通过Fourier级数展开方法和Chebyshev正交多项式逼近理论,建立变顶高尾水洞水电站非线性随机数学模型。基于实测水电站数据,利用稳定性理论,借助MATLAB数值仿真得到系统参数稳定域;研究随机强度及负荷扰动对系统稳定域影响,结果表明:随机强度增大使稳定域减小,当转速发生随机变化时负荷扰动对稳定域几乎无影响;随后,研究负荷扰动、随机强度和尾水洞倾斜角对系统动态响应特性的影响。数值统计结果显示:在文中条件下,倾斜角不大于4%时较为合理。(2)考虑多机组共用尾水调压井水电站中机组间相互关联作用且调压井在调节过程中不受控特点,以及液压随动系统时滞效应可能会影响系统调节品质,建立该布置形式下的水力发电系统时滞非线性数学模型。根据Hopf分岔理论求得不同kd1时系统稳定域,数值仿真得到不同时滞下系统的分岔特性,并统计对应的kp1稳定区间,结果表明:kd1和时滞会影响kp1的稳定区间,且kd1改变时,时滞对稳定区间影响程度不同;进一步,改变引水管道长度,研究管道不对称对系统动态特性和稳定性的影响,结果表明引水管道缩短有利于系统的稳定性。(3)针对单机组带上下游双调压井水电站在受到扰动时系统稳定性差,而传统PID控制策略调节效果不理想的问题,将非线性状态反馈控制方法应用于水力发电系统,并考虑转速随机变化的影响,建立对应的水力发电系统非线性随机数学模型。数值仿真得该控制下系统的参数稳定域,控制参数对系统动态响应特性和调压井水位的影响规律,并与PID控制策略进行对比,结果表明:状态反馈控制相较于PID控制在调节质量及响应速度上有较明显优势,但调压井水位波动更为剧烈;随后,考虑转速随机变化影响,分析两种控制策略对随机强度的敏感性问题,结果显示:PID控制下系统稳定域受随机强度影响大,而状态反馈控制下系统稳定域变化不明显,且在稳定域内,不同控制参数下系统动态响应过程几乎重合。

刘蓉[5](2018)在《抽水蓄能电站水力干扰及相继甩负荷过渡过程分析》文中指出抽水蓄能电站的调峰调频作用以及水泵水轮机的S特性使得其过渡过程较常规电站复杂。而在“一洞多机”的布置方式下,一台机组甩负荷后产生巨大的水击压力通过水力联系影响同一水力单元的其他机组,使得工作水头和引用流量发生变化,从而导致机组转速、出力变化,调速器根据预定目标进行调节,这种情况称为水力干扰。在水力干扰过渡过程中,若机组过速或遇到其他事故,在过速保护或电气保护的作用下使得该机组从电网解列,从而也发生甩负荷,这种在第一台机组甩负荷后间隔一定时间同一水力单元的其他机组也发生甩负荷的现象称为相继甩负荷事故,对电站的安全稳定运行造成严重的威胁。对此,本文针对“一洞两机”抽水蓄能电站水力干扰及相继甩负荷过渡过程中的安全稳定问题展开以下研究:(1)试验数据与数值模拟数据对比。采用基于全特性空间曲面的水轮机发电机数学模型建立的TOPsys仿真平台,将我国某抽水蓄能电站单机甩负荷、双机甩负荷以及水力干扰工况的试验实测数据与数值模拟数据进行对比,对比结果吻合度高,验证了该仿真平台的可靠性,为本文的研究增添了可信度。(2)水力干扰。对于具有水力联系、电力联系的输水发电系统而言,当其中一台机组甩负荷时,通过水力及电力联系将对其他正常运行机组产生影响,水力干扰过程中运行机组超出力过大将威胁电站的安全稳定运行。为此,本文以发电机二阶方程为基础,从主波和尾波的角度分析了在不同的水力联系和电力联系下水力干扰的特点,并针对调速器参数及管道水流惯性对主波和尾波的影响作了敏感性分析。结果表明:共岔管的水力联系主要影响主波,而共调压室的水力联系主要影响尾波,且水力联系的影响大于电力联系的影响。(3)相继甩负荷。相继甩负荷时产生极大的水击压力,常导致尾水管进口压力剧烈下降,严重威胁电站的安全运行。针对此问题,本文在同时考虑先甩机组和后甩机组的前提下,从两台机组相互影响的内在机理上分析了间隔时间,水流惯性以及导叶关闭规律对相继甩负荷的影响。结果表明:间隔时间,水流惯性以及导叶关闭规律是相继甩负荷的重要影响因素,他们对相继甩负荷的影响其实质是改变了两台机组间的流量转换关系从而导致先甩机组与后甩机组呈现不同的变化规律,并优化得到了三段式导叶关闭规律,为改善由于相继甩负荷带来的极端尾水管真空度提供依据。

张浩,许贝贝,陈帝伊[6](2018)在《变顶高尾水洞水轮机调节系统哈密顿模型》文中指出为了研究变顶高尾水洞水轮机调节系统瞬态能量变化特征、揭示变顶高尾水洞水轮机调节系统稳定机理,对引水系统动力学方程进行改进,使其更准确描述变顶高尾水洞明满流运动特性。利用广义哈密顿系统在描述能量流变化的优势,构造了变顶高尾水洞水轮机调节系统哈密顿函数,将传统水轮机调节系统仿射非线性方程转化为哈密顿系统形式。首先,从理论上验证了在广义哈密顿理论框架下,变顶高尾水洞水轮机调节系统能量流的变化与实际物理系统的一致性;其次,通过数值模拟表明,所选择的哈密顿函数可以有效地描述变顶高尾水洞水轮机调节系统在瞬态过程中能量变化特征;最后,探究了在无负荷扰动、阶跃负荷扰动和随机负荷扰动情况下,变顶高水轮机调节系统的能量变化规律。

邹金,秦琼,赖旭[7](2018)在《多机引水发电系统水力干扰中的水力和电气过渡过程仿真分析》文中研究表明为深入研究引水发电系统的水力干扰过渡过程,基于引水管道、水轮机、发电机等详细模型建立了多机引水发电系统高阶模型。以带有分岔引水管道结构的多机引水式电站为例,通过对并入无穷大电网和带孤立负荷2种运行方式下机组间的水力干扰过程进行仿真研究,探讨了多机引水发电系统水力干扰过程中的水力、电气过渡过程及相互影响。结果表明:多机引水发电系统中的水力联系导致各机组间水力、电气系统相互耦合,相互影响;不同运行方式下,水力干扰过程对水力系统与电气系统的作用和影响差别很大。

林勇兵[8](2017)在《一管双机系统机组负荷突变时的水力干扰问题研究》文中研究说明随着我国水电开发条件变差,多机共用水力管道机组日渐增多,此时水电机组就存在“水机电”耦合现象,机组运行时的负荷增减将引起多机间的水力干扰问题,特别是在一台机组负荷大幅度快速变化时,其它机组运行的稳定性会受到较大影响。针对这一问题,本文以一管双机为对象,研究水力干扰在机组发生负荷突变时的相互影响。首先,给出了一管双机水力系统示意模型,分析了水力干扰产生的机理以及对机组运行的不利影响。建立含调压室的分岔管道水力系统数学模型,详细介绍了特征线法求解有压管道非恒定流的计算过程;其次,给出了水电机组控制调节系统结构框图,建立了水轮发电机组及负荷、调速器及励磁系统数学模型;然后,给出水力干扰计算的一般步骤与流程图,选择以Matlab/Simulink为数值计算平台,搭建水电机组控制调节系统各个部分仿真模型;最后,以工程实际电站数据为基础,构建了一管双机系统整体仿真实验平台,在孤立电网和并入大电网两种运行条件下,对双机系统的水力干扰问题展开研究。当一台机组负荷发生变化时,其管道流量压力变化对另一台机组运行的影响。仿真计算结果表明,在孤立电网运行时,机组受水力干扰引起机组频率变化随负荷变化量较为明显;在并入大电网运行时,机组受水力干扰引起机组功率变化随负荷变化量较为明显;当调压室面积减小或干管长度增加时,水力干扰增大,机组功率影响有所变化;甩负荷机组导叶关闭时间变化对水力干扰结果影响不大。

郭文成[9](2017)在《平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究》文中研究指明平压设施(调压室、变顶高尾水洞)作用下的水轮机调节系统在过渡过程中同时存在着不同性质、不同类型的扰动-波动-控制耦合作用,直接决定了该类系统暂态特性与控制的复杂程度。从科学研究与指导工程应用的角度,需要关注设平压设施水轮机调节系统耦合动力学建模、平压设施作用下水轮机调节系统暂态特性、平压设施作用下水轮机调节系统线性/非线性控制,为此开展了 4个方面的研究:基于降阶模型的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制、基于正弦波的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制、变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性控制、调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制,取得了如下创新性成果:(1)以水轮机调节系统高阶数学模型的降阶处理方法为出发点,针对设调压室水轮机调节系统,提出了2种具有严格理论依据与通用性的降阶方法,构造了调节系统的低阶等效数学模型;依据低阶等效数学模型,进行了设调压室水轮机调节系统的暂态特性分析,提出了影响参数的取值依据。结果表明:完整5阶系统总存在1对共轭主导复极点和3个非主导极点,删除分母5次项进行一次降阶后得到的一次低阶等效系统(4阶)维持了主导极点的取值基本不变,可以真实反映进而代替完整5阶系统;一次低阶等效系统包含1对共轭主导复极点,其对应的2阶子系统为缓慢衰减的、周期性的尾波,以其作为转速响应波动的主体部分可以实现系统的二次降阶,并可推导出调节时间这一系统调节品质的动态性能指标。无调压室系统的稳定性和调节品质仅由压力管道内的水击波动作用于机组频率响应确定,而有调压室系统则由压力管道内的水击波动和调压室内的水位波动共同作用确定;压力管道水流惯性主要影响无调压室系统的稳定性及频率响应、有调压室系统的稳定性及频率响应主波,压力管道水头损失主要影响有调压室系统的稳定性及频率响应尾波。应用压力管道水流惯性和水头损失的作用机理,可以改善系统稳定性和调节品质、构造系统低阶等效模型。(2)针对设调压室水电站,提出了一种机组运行控制研究的新思路,即用一个给定的调压室水位正弦波动来描述引水隧洞与调压室的非恒定水流运动特性,引水隧洞与调压室的水力参数、动态特性反映在假定的调压室水位正弦波动的特征参数中,特征参数通过一系列严格的数学方法确定。采用调压室水位正弦波动的假定及其数学描述,开展了水轮机调节系统一次调频工况下机组动态响应与暂态控制的研究。结果表明:开度控制模式下一次调频工况水轮机调节系统是恒稳定的,功率控制模式下一次调频工况水轮机调节系统是有条件稳定的。功率控制模式下系统的一次调频稳定域与出力动态响应具有很好的鲁棒性。一次调频调压室临界稳定断面使调节系统达到临界稳定状态,是调压室水力设计的重要依据。调节系统稳定状态分布图提供了调速器参数与调压室断面积综合优化与整定的依据。调压室水位波动正弦波方程可以取代引水隧洞动力方程与调压室连续性方程,采用调压室水位波动假定得到的频率阶跃扰动下机组出力响应的解析解是合理的,该出力响应由四个独立的子波动(常数项、调速器项、压力管道项、调压室项)叠加而成。利用一次调频域,可以对系统的一次调频响应品质进行评价。(3)针对变顶高尾水洞水轮机调节系统,从变顶高尾水洞的水力非线性引起的调节系统非线性模型出发,设计了2类非线性控制策略:非线性多项式状态反馈控制策略与非线性扰动解耦控制策略。分析了非线性控制策略的作用机理与调节特性,基于调节系统的技术性能与机组运行的指标体系,提出了变顶高尾水洞的水力设计准则与调速器参数的整定依据。结果表明:负荷扰动发生后,非线性多项式状态反馈控制策略可以使机组频率能够回到初始值,且动态响应的调节品质优于PID控制的情况。非线性多项式状态反馈控制策略的线性项的作用主要是改变系统的线性稳定性,以消除或延迟已有的分岔;非线性项的作用是可以改变分岔解的稳定性。输出函数的构造可由系统的控制目标和输出对扰动解耦的充要条件严格确定下来;利用所构造的输出函数,采用微分几何理论与线性二次型最优控制理论,可以通过坐标变换得出原非线性系统的线性二次型最优控制下的非线性扰动解耦控制策略的表达式。采用非线性扰动解耦控制时,含变顶高尾水洞的水轮机调节系统的速动性很好,机组频率响应能够快速地稳定到额定频率,调节品质远好于PID控制的情况,且系统具有很好的鲁棒性。(4)运用Hopf分岔理论研究了设上游/下游调压室与变顶高尾水洞水电站的水轮机调节系统的暂态特性与控制问题。基于联合作用与波动叠加的视角,分析了调速器的作用机理、上游/下游调压室与变顶高尾水洞的联合作用机理、质量波与水击波/重力波的叠加机理、及它们对调节系统暂态特性的影响及基于调速器、上游/下游调压室、变顶高尾水洞的系统动态特性的控制方法。结果表明:水轮机调节系统在负荷扰动下的特征变量响应过程呈现出明显的波动叠加特征。上游调压室与变顶高尾水洞联合作用下,在调压室临界稳定断面两侧,水轮机调节系统的暂态特性明显不同。当调压室面积小于临界稳定断面时,调节系统在PI参数平面内有2条分岔线,分别代表上游调压室水位波动稳定特性和压力管道-变顶高尾水洞内水流振荡稳定特性,前者决定系统的稳定域。上游调压室对于设变顶高尾水洞水轮机调节系统稳定性的影响主要取决于调压室断面积,变顶高尾水洞对于设上游调压室水轮机调节系统稳定性的影响主要取决于调压室断面积、负荷扰动及尾水洞顶坡度。设下游调压室与变顶高尾水洞水轮机调节系统处于临界稳定状态时,压力管道-机组子系统和下游调压室-变顶高尾水洞子系统分别对应不同分岔线,2类分岔线构成系统的稳定域边界。变顶高尾水洞对压力管道-机组子系统稳定性只有很微弱影响,但可通过影响下游调压室水位波动来提高调节系统的稳定性。

郭文成,杨建东,王明疆[10](2016)在《基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究》文中认为运用Hopf分岔理论对变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性进行研究。首先建立水轮机调节系统非线性数学模型,其中改进的引水系统动力方程可更准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性,据此模型进行非线性动力系统Hopf分岔的存在性、分岔方向等的分析,推导得到系统发生Hopf分岔的代数判据;然后利用代数判据绘制了系统的稳定域,并分析了系统在不同状态参数下的稳定特性;最后利用稳定域分析了变顶高尾水洞在机组负荷调整下的稳定性工作原理。结果表明:变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔是超临界的;明满流引起的水流惯性变化在机组减负荷时对系统的稳定性有利、增负荷时对系统的稳定性不利,明流段水位波动的作用对于系统的稳定性在增、减负荷下都是有利的。

二、双机共变顶高尾水洞系统水力干扰分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、双机共变顶高尾水洞系统水力干扰分析(论文提纲范文)

(1)引水式水电站变顶高尾水洞水力特性和体型优化(论文提纲范文)

1 引言
2 数学模型
    2.1 有压管道瞬变流分析的特征线法
    2.2 变顶高尾水洞明满流过渡过程分析的改进狭缝法
    2.3 系统瞬变流分析模型
3 变顶高尾水洞水力特性和体型优化分析
    3.1 算例概况
    3.2 尾水隧洞布置型式比较分析
    3.3 变顶高尾水洞体型参数的敏感性分析
4 结论

(2)一管多机布置抽水东蓄能电站瞬态建模与过渡过程分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水力机械过渡过程研究现状
        1.2.2 抽水蓄能电站一管多机水力过渡过程研究现状
    1.3 调节保证设计行业现状和管理要求
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 本文技术路线
2 数学模型与计算方法
    2.1 引水管道内瞬变流动的控制方程
    2.2 特征线方法
    2.3 数学模型
        2.3.1 水轮机模型
        2.3.2 发电机模型
        2.3.3 调速器模型
        2.3.4 调压室模型
    2.4 管段准则及边界条件
        2.4.1 管系分段
        2.4.2 建立边界条件
    2.5 本章小结
3 一管多机布置抽水蓄能电站非线性动力学建模与瞬态分析
    3.1 水力系统
    3.2 一管多机抽蓄系统动力学建模
        3.2.1 管道水击动态方程
        3.2.2 水泵水轮机动态方程
    3.3 一管两机布置抽水蓄能电站瞬态工况数值仿真
    3.4 一管多机布置方式抽水蓄能电站极值典型工况研究
        3.4.1 蜗壳末端最大压力
        3.4.2 尾水管最小压力发生工况
        3.4.3 机组最大转速上升发生工况
        3.4.4 引调涌浪最高水位发生工况
        3.4.5 尾调涌浪最高水位发生工况
        3.4.6 计算结论
    3.5 极端工况安全控制标准探讨
        3.5.1 计算控制标准
        3.5.2 安全控制标准建议
    3.6 过渡过程研究计算工况
    3.7 本章小结
4 一管多机布置方式抽水蓄能电站过渡过程关键因素分析
    4.1 一管多机布置方式的电站转轮特性对水力过渡过程的影响研究
        4.1.1 不同转轮特性曲线分析
        4.1.2 不同的转轮特性曲线计算结果分析
        4.1.2.1 不同的转轮特性曲线对蜗壳末端最大压力的影响
        4.1.2.2 不同的转轮特性曲线对尾水管进口最小压力的影响
        4.1.2.3 不同的转轮特性曲线对机组最大转速上升的影响
        4.1.2.4 不同的转轮特性曲线对尾调涌浪的影响
        4.1.2.5 不同的转轮特性曲线对引调涌浪的影响
        4.1.2.6 不同的转轮特性曲线对输水系统最小压力的影响
        4.1.3 导叶拒动工况下的计算结果分析
        4.1.4 不同机组特性对过渡过程结果影响总结
    4.2 一管多机布置电站输水系统参数对水力过渡过程的影响研究
        4.2.1 调压井的设置对过渡过程的影响
        4.2.1.1 引水调压井
        4.2.1.2 尾水调压井
        4.2.2 调压井阻抗孔直径对过渡过程的影响
        4.2.2.1 引水调压井参数影响
        4.2.2.2 尾水调压井参数影响
        4.2.3 岔管位置对过渡过程的影响
    4.3 本章小结
5 一管多机布置方式抽水蓄能电站过渡过程计算分析
    5.1 关键因素敏感性分析
        5.1.1 导叶关闭规律对过渡过程的影响
        5.1.1.1 导叶关闭规律对蜗壳动水压力的影响
        5.1.1.2 导叶关闭规律对尾水管真空度的影响
        5.1.1.3 导叶关闭规律对机组转速变化率的影响
        5.1.1.4 计算结果分析
        5.1.2 机组转动惯量GD2对过渡过程的影响
    5.2 一管多机过渡过程计算
        5.2.1 丰宁电站水力干扰计算结果
        5.2.2 沂蒙电站水力干扰计算结果
    5.3 本章小结
6 抽水蓄能电站泵工况断电飞逸过渡过程研究
    6.1 电站计算模型
        6.1.1 几何模型与计算参数
        6.1.2 网格划分
    6.2 三维过渡过程数值计算方法
        6.2.1 不同区域模型耦合算法
        6.2.2 控制方程和湍流模型
        6.2.3 控制方程离散格式
        6.2.4 泵工况断电过渡过程算法实现
    6.3 计算结果与理论分析
        6.3.1 数值模拟结果与模型试验数据对比
        6.3.2 外特性变化规律分析
        6.3.3 测点压强波动变化特性分析
        6.3.4 内部流场演变规律分析
    6.4 本章小结
7 论文总结与展望
    7.1 论文主要研究工作总结
    7.2 论文主要创新点
    7.3 研究工作展望
致谢
参考文献
附录

(3)水力发电系统瞬态动力学建模与稳定性分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 水轮机调节系统动力学模型及稳定性研究现状
        1.2.2 轴系系统动力学建模研究现状
        1.2.3 水机电耦联瞬态过程研究现状
    1.3 问题的提出
    1.4 本文主要研究内容
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究方法
        1.4.3 技术路线
第二章 多尺度效应下水轮机调节系统快慢动力学
    2.1 引言
    2.2 多时间尺度耦合水轮机调节系统
        2.2.1 多时间尺度水轮机调节系统动力学模型
        2.2.2 多时间尺度快慢动力学分析
        2.2.3 多时间尺度PID参数稳定域分析
    2.3 多频率尺度耦合水轮机调节系统
        2.3.1 周期激励下水轮机调节系统动力学模型
        2.3.2 多频率尺度快慢动力学演化
    2.4 水电机组在工程实际中的快慢效应
    2.5 本章小结
第三章 水轮机调节系统与轴系系统耦合建模与动力学分析
    3.1 引言
    3.2 水轮机调节系统瞬态建模与动力学分析
        3.2.1 水轮机调节系统瞬态动力学模型
        3.2.2 甩负荷过渡过程瞬态特性分析
    3.3 水轮机调节系统与轴系系统瞬态耦合建模
        3.3.1 轴系系统模型
        3.3.2 水轮机调节系统与轴系系统瞬态耦合模型
        3.3.3 开机过渡过程瞬态特性分析
    3.4 本章小结
第四章 变顶高尾水水电站系统哈密顿模型与稳定性分析
    4.1 引言
    4.2 变顶高尾水水电站系统哈密顿模型与能量流分析
        4.2.1 变顶高尾水水电站系统模型
        4.2.2 水电站系统哈密顿模型
        4.2.3 水电站系统能量流分析
        4.2.4 水电站哈密顿系统瞬态仿真分析
    4.3 不同尾水隧洞形式下水电站系统瞬态稳定性
        4.3.1 有压隧洞水电站系统模型
        4.3.2 负荷波动下水电站系统动态传递系数
        4.3.3 负荷波动下不同尾水形式水电站系统稳定性分析
    4.4 实验资料验证
    4.5 本章小结
第五章 水泵水轮机系统动力学建模与稳定性分析
    5.1 引言
    5.2 随机负荷扰动下水泵水轮机系统动态特性
        5.2.1 水泵水轮机系统模型
        5.2.2 随机负荷下系统动力学分析
    5.3 水泵水轮机随机动力学建模与分析
        5.3.1 水泵水轮机随机动力学模型
        5.3.2 水泵水轮机动态相对参数
        5.3.3 水泵水轮机随机动力学分析
        5.3.4 飞逸点稳定性分析
    5.4 实验资料验证
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
个人简历

(4)不同尾水系统对水电站系统稳定性影响(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义和背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目标及研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 研究方法及技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
第二章 水力发电系统随机模型及稳定性分析
    2.1 水力发电系统非线性模型
        2.1.1 变顶高尾水洞压力管道模型
        2.1.2 水轮机模型
        2.1.3 发电机模型
        2.1.4 调速器模型
    2.2 变顶高尾水洞水电站水力发电系统随机模型
    2.3 水力发电系统随机稳定性分析
        2.3.1 随机强度σ对随机系统稳定性的影响
        2.3.2 随机强度σ和负荷扰动m_(g0)对系统稳定域的影响
        2.3.3 随机强度σ和负荷扰动m_(g0)影响下水轮机转速x的动态特性
        2.3.4 尾水洞倾斜角α对系统动态特性影响
    2.4 小结
第三章 水力发电系统时滞模型及稳定性分析
    3.1 多机组共用尾水调压井水电站水力发电系统时滞模型
        3.1.1 管道系统模型
        3.1.2 水轮机模型
        3.1.3 发电机模型
        3.1.4 存在时滞效应的液压随动系统模型
        3.1.5 整体系统模型
    3.2 水力发电系统稳定性判定
    3.3 水力发电系统稳定性以及时滞系统的分岔特性研究
        3.3.1 系统稳定域分析
        3.3.2 不同时滞下系统的分岔特性
    3.4 不对称引水管道对系统稳定性的影响以及时滞系统的分岔特性研究
        3.4.1 不对称引水管道对系统稳定性的影响
        3.4.2 不同时滞下不对称引水管道水电站系统的分岔特性
    3.5 小结
第四章 水力发电系统非线性状态反馈控制及稳定性分析
    4.1 采用状态反馈控制的水力发电系统
    4.2 水力发电系统随机数学模型的建立
    4.3 采用状态反馈控制的水力发电系统稳定性分析
        4.3.1 状态反馈控制对水轮机转速x动态响应过程的影响分析
        4.3.3 随机强度σ对两种控制方法的控制效果影响分析
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要研究内容及结论
    5.2 主要创新点
    5.3 存在的问题及展望
参考文献
致谢
作者简介

(5)抽水蓄能电站水力干扰及相继甩负荷过渡过程分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 问题的提出
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 水力干扰
        1.3.2 相继甩负荷
    1.4 本文研究内容
第二章 水力过渡过程计算理论与试验
    2.1 引言
    2.2 基于全特性空间曲面的水力机组边界条件模型
        2.2.1 有压管道非恒定流模型
        2.2.2 岔管边界条件
        2.2.3 调压室边界条件
        2.2.4 发电机二阶模型
        2.2.5 水轮机特性方程
    2.3 实际电站试验数据与数值模拟数据对比
        2.3.1 单机/双机甩负荷工况
        2.3.2 水力干扰工况
    2.4 本章小结
第三章 水力干扰工况的影响因素分析
    3.1 引言
    3.2 不同水力联系对水力干扰的影响
        3.2.1 不同水力联系下水力干扰特点
        3.2.2 数值模拟分析
    3.3 不同电力联系对水力干扰的影响
        3.3.1 电力联系分析与简化
        3.3.2 数值模拟分析
    3.4 调速器参数及水流惯性对水力干扰的影响
        3.4.1 调速器参数对水力干扰过渡过程的影响
        3.4.2 水流惯性对水力干扰过渡过程的影响
    3.5 本章小结
第四章 相继甩负荷工况的影响因素分析
    4.1 引言
    4.2 间隔时间的影响
        4.2.1 先甩机组不利内在机理
        4.2.2 数值模拟结果
        4.2.3 结果分析
    4.3 水流惯性的影响
        4.3.1 支管对称布置
        4.3.2 支管非对称布置
    4.4 导叶关闭规律优化
        4.4.1 直线关闭规律
        4.4.2 两段式/三段式导叶关闭规律
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
硕士在读期间参与的课题项目和研究成果
致谢

(6)变顶高尾水洞水轮机调节系统哈密顿模型(论文提纲范文)

引言
1 变顶高尾水洞水轮机调节系统模型
2 系统哈密顿模型
3 能量流分析
4 变顶高尾水洞水电站系统哈密顿仿真分析
5 结论

(7)多机引水发电系统水力干扰中的水力和电气过渡过程仿真分析(论文提纲范文)

1 多机引水发电系统高阶建模
    1.1 多机引水管道系统模型
    1.2 水轮机及调速系统模型
    1.3 发电机及励磁系统模型
2 多机引水发电系统的水力干扰仿真分析
    2.1 机组并入无穷大电网运行
    2.2 机组带孤立负荷运行
3 结语

(8)一管双机系统机组负荷突变时的水力干扰问题研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 水力干扰的研究现状
        1.2.1 水力干扰现象的研究
        1.2.2 改善水力干扰措施的研究
    1.3 主要研究内容
2 一管双机水力系统
    2.1 有压水力管道非恒定流
        2.1.1 水击现象及基本方程
        2.1.2 特征线法
    2.2 一管双机系统
        2.2.1 各部分数学模型
        2.2.2 计算步长的选取
3 水电机组水机电动态过程数学模型
    3.1 水电机组控制调节系统
    3.2 水轮发电机组数学模型
        3.2.1 水轮机
        3.2.2 发电机
        3.2.3 负载和网络
    3.3 调速器及励磁系统数学模型
        3.3.1 调速器数学模型
        3.3.2 励磁系统数学模型
4 水电机组水机电动态过程仿真模型
    4.1 水力过渡过程计算步骤及流程
        4.1.1 水力过渡过程计算步骤
        4.1.2 初始工况计算
        4.1.3 甩负荷机组瞬态参数计算过程
        4.1.4 受扰机组瞬态参数计算过程
    4.2 水电机组控制调节系统仿真模型
        4.2.1 水轮机及水力系统
        4.2.2 调速器及励磁系统
        4.2.3 发电机及网络负荷
5 水电机组水力干扰动态过程仿真
    5.1 仿真实验平台
    5.2 孤网运行工况仿真
        5.2.1 负荷变化量对于水力干扰的影响
        5.2.2 填补功率缺额和负荷变化的对比
    5.3 并网运行工况仿真
        5.3.1 导叶关闭时间对于水力干扰的影响
        5.3.2 负荷变化量对于水力干扰的影响
        5.3.3 调压室面积对于水力干扰的影响
        5.3.4 尾水隧洞长度对于水力干扰的影响
    5.4 结果分析
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献

(9)平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义与关键问题
    1.3 研究现状评述
        1.3.1 调压室
        1.3.2 变顶高尾水洞
        1.3.3 水轮机调节系统
    1.4 本文研究的主要内容
2 基于降阶模型的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制
    2.1 引言
    2.2 设调压室水电站水轮机调节系统转速响应调节品质
        2.2.1 数学模型
        2.2.2 综合传递函数的求解
        2.2.3 水轮机调节系统的一次降阶
        2.2.4 水轮机调节系统转速响应调节品质分析
        2.2.5 结论
    2.3 压力管道对水轮机调节系统稳定性和调节品质的影响机理
        2.3.1 数学模型
        2.3.2 压力管道对稳定性的影响
        2.3.3 压力管道对调节品质的影响
        2.3.4 压力管道水流惯性和水头损失的作用机理及其应用
        2.3.5 结论
    2.4 本章小结
3 基于正弦波的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制
    3.1 引言
    3.2 设调压室水电站水轮机调节系统一次调频稳定性
        3.2.1 数学模型
        3.2.2 调节系统稳定性分析
        3.2.3 一次调频调压室临界稳定断面
        3.2.4 结论
    3.3 设调压室水电站水轮机调节系统一次调频动态响应
        3.3.1 一次调频动态响应控制技术指标
        3.3.2 一次调频动态响应的解析求解
        3.3.3 基于出力响应控制的一次调频域
        3.3.4 应用
        3.3.5 结论
    3.4 本章小结
4 变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性控制
    4.1 引言
    4.2 基于非线性状态反馈的变顶高尾水洞水轮机调节系统Hopf分岔控制
        4.2.1 水轮机调节系统非线性数学模型
        4.2.2 基于非线性状态反馈的水轮机调节系统Hopf分岔控制
        4.2.3 新型控制器的调节特性与作用机理
        4.2.4 结论
    4.3 基于微分几何的变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性扰动解耦控制
        4.3.1 水轮机调节系统非线性数学模型
        4.3.2 水轮机调节系统非线性扰动解耦控制策略设计
        4.3.3 算例分析
        4.3.4 结论
    4.4 本章小结
5 调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制
    5.1 引言
    5.2 设上游调压室与变顶高尾水洞的水轮机调节系统稳定性
        5.2.1 水轮机调节系统非线性数学模型
        5.2.2 水轮机调节系统Hopf分岔分析
        5.2.3 基于Hopf分岔的系统稳定性分析
        5.2.4 稳定性的数值仿真与控制
        5.2.5 结论
    5.3 上游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制
        5.3.1 水轮机调节系统的动态特性
        5.3.2 上游调压室与变顶高尾水洞波动叠加对系统稳定性的影响
        5.3.3 结论
    5.4 下游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制
        5.4.1 水轮机调节系统非线性数学模型
        5.4.2 水轮机调节系统的非线性动态特性分析
        5.4.3 下游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的系统稳定性
        5.4.4 结论
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文的主要结论
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的科研成果
致谢

(10)基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究(论文提纲范文)

1 研究背景
2 水轮机调节系统的非线性模型
3 水轮机调节系统的Hopf分岔分析
    3.1非线性系统的平衡点
    3.2 Hopf分岔的存在性
    3.3 Hopf分岔的方向
4 基于Hopf分岔的系统稳定性分析
    4.1调节系统的稳定域
    4.2调节系统的分岔图
    4.3稳定性的数值仿真
5 基于稳定性的变顶高尾水洞工作原理分析
6 结论

四、双机共变顶高尾水洞系统水力干扰分析(论文参考文献)

  • [1]引水式水电站变顶高尾水洞水力特性和体型优化[J]. 朱岑,周建旭. 水电能源科学, 2020(02)
  • [2]一管多机布置抽水东蓄能电站瞬态建模与过渡过程分析[D]. 苟东明. 西安理工大学, 2019
  • [3]水力发电系统瞬态动力学建模与稳定性分析[D]. 张浩. 西北农林科技大学, 2019(08)
  • [4]不同尾水系统对水电站系统稳定性影响[D]. 韩军颖. 西北农林科技大学, 2018(01)
  • [5]抽水蓄能电站水力干扰及相继甩负荷过渡过程分析[D]. 刘蓉. 武汉大学, 2018(06)
  • [6]变顶高尾水洞水轮机调节系统哈密顿模型[J]. 张浩,许贝贝,陈帝伊. 振动工程学报, 2018(02)
  • [7]多机引水发电系统水力干扰中的水力和电气过渡过程仿真分析[J]. 邹金,秦琼,赖旭. 中国科技论文, 2018(07)
  • [8]一管双机系统机组负荷突变时的水力干扰问题研究[D]. 林勇兵. 西安理工大学, 2017(02)
  • [9]平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究[D]. 郭文成. 武汉大学, 2017(06)
  • [10]基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究[J]. 郭文成,杨建东,王明疆. 水利学报, 2016(02)

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双机共变顶高尾水隧道系统水力扰动分析
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