[发明专利]一种一管多机水电机组调节系统微分方程计算方法

权利要求书

1.一种一管多机水电机组调节系统微分方程计算方法，其特征在于：以水力系统动态参数和多机组状态变量表现刚性水击下一管多机系统的水力耦合，将共用管道的水力动态转换成每台机组流量的微分方程模型；在水力动态基础上构建水轮机力矩微分方程模型，与液压调速系统模型，发电机系统模型共同构成一管多机水电机组调节系统微分方程模型；在多机组同时动作情况下，计算各台水轮机水头，流量和出力的暂态变化具体包含以下步骤：

步骤一：建立刚性水击下一管多机系统流量的微分方程模型；

上式中：q_i为第i台水轮机进口处的流量标幺值；h₀是水电站静水头标幺值；y_ri为额定负荷下第i台水轮机主接力器的位移标幺值；y_i为第i台水轮机主接力器位移标幺值；A_in，B皆为水力系统特征参数，与水流惯性时间常数有关；n为岔管的数量；

B＝T_w1T_w2…T_wn+T_w2T_w3…T_wnT_wT+T_w1T_w3…T_wnT_wT+T_w1T_w2…T_wn-1T_wT

步骤二：建立水力耦合条件下，水轮机力矩的微分方程模型；

将步骤一一管多机系统流量的微分方程模型代入微分化的水轮机力矩方程中，水轮机力矩微分方程模型如下：

上式中：P_ti为第i台水轮机输出力矩标幺值；A_t为水轮机增益系数；q_nl为水轮机空载流量标幺值；u_i为第i台水轮机控制系统回路的输出信号；y_i0为第i台水轮机主接力器初始位移标幺值；T_yi为第i台水轮机主接力器时间常数；

步骤三：建立一管多机水电机组调节系统微分方程模型；

将步骤一，二所建立的多机流量微分方程模型和水轮机力矩微分方程模型，与发电机系统模型和调节系统模型进行连接；

上式中：δ_i为第i台发电机转子q轴领先x轴的电角度；ω_B为第i台发电机转子同步转速标幺值；ω_i为第i台发电机转子转速标幺值；T_j为发电机机组惯性时间常数，为3-12；P_gi为第i台发电机电磁力矩；D为发电机阻尼因子；E'_qi为q轴瞬变电动势；X_d∑＝X_d+X_L,X'_d∑＝X'_d+X_L,X_L为线路阻抗，X_d为d轴同步电抗，X'_d为d轴瞬变电抗；U_s为机端电压；E_fi为定子励磁电动势；T'_d0为时间单位为标幺时间。