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长隧洞水力发电系统水机电耦联暂态分析
  • ISSN号:1003-1243
  • 期刊名称:《水力发电学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM76[电气工程—电力系统及自动化]
  • 作者机构:昆明理工大学建筑工程学院,昆明650500
  • 相关基金:国家自然科学基金(50839003;51279071;51179079);教育部博士点基金(20135314130002)
中文摘要:

本文研究了长隧洞单机单管水力发电系统在水机电耦联条件下的建模及暂态分析方法。隧洞动态用传统的刚性水击理论描述,调压井作为连接隧洞和压力钢管的动态储能元件建模,压力钢管动态采用较为复杂的耦合水击4-方程模型描述。通过耦合水击的结合部耦合机制实现引水系统与水轮机系统的耦联,使用调速器控制方程和一阶发电机模型实现水轮机系统与电力系统的耦联。在此基础上建立了带长隧洞调压井引水系统水电站的水机电耦联非线性模型,提出了求解基于拉氏变换形成的状态方程的暂态耦联分析方法。算例表明,提出的理论模型和计算方法能较好地反映水力发电系统暂态过程中各子系统间的耦合动力学效应,并能有效预测暂态过程中各系统的参数变化量及变化规律。

英文摘要:

This paper concerns analytical modeling of water-turbine-electricity (WTE) coupling in the hydroelectric system with a long diversion tunnel, surge tank and penstock at a hydroelectric station. The flow transients in the tunnel are described using the classical rigidity water hammer theory, and the fluid dynamics in the surge tank considered as a transient accumulator, is modeled with the surge equations and dynamically connected with the tunnel outlet and penstock inlet. We have applied the fluid-structure- interaction (FSI) theory to develop a four-equation model for simulation of the transient flows in the penstock, and adopted the FSI junction coupling mode for dynamic connection of the penstock with the turbine wicket gates. A first-order equation of electricity-generating units and a governor equation of their control system are used to fully couple the hydro turbine system. Hence, we have constructed a WTE coupling model that is solved by the inverse Laplace transform of its state equations, and formulated a holistic analysis method of the transients in WTE coupling system. The simulation results show that this approach makes it possible to model various types of transients in WTE coupling system and the modeling has good responses to power load rejection and predicts the system dynamical parameters satisfactorily and efficiently.

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期刊论文 93 会议论文 9 获奖 6 专利 5
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期刊信息
  • 《水力发电学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国水力发电工程学会
  • 主编:李庆斌
  • 地址:北京清华大学新水利馆211室
  • 邮编:100084
  • 邮箱:
  • 电话:010-62783813
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-1243
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2241/TV
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 优秀学术期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12057