水泵水轮机全特性空间曲面描述及其控制系统稳定性分析研究

摘要

随着社会经济的飞速发展，我国电网规模在不断扩大，负荷用电的峰谷特性也越来越明显，如何对电网进行有效的调峰处理，建设抽水蓄能电站已成为解决相关问题的主要措施。然而，我国抽水蓄能电站的发展受到两方面问题的制约：一是水泵水轮机的国产化，二是快速响应引发的抽水蓄能电站的安全稳定运行问题。总的来说，根本问题在于缺少对水泵水轮机复杂的全特性的认识，以及基于全特性的过渡过程与控制研究两方面，这些基础理论的研究有待开展。
　　水泵水轮机工作特性研究和可逆式机组过渡过程计算问题研究，都是建立在水泵水轮机全特性描述的基础上。因此，水泵水轮机全特性描述方法的研究是抽水蓄能电站过渡过程研究的一项基础性工作，也是其最重要的一个组成部分。传统的平面曲线描述方式使得过渡过程的插值计算精度较差甚至不能进行，有必要采用新的方法对全特性进行描述解决这个问题。抽水蓄能机组在过渡过程中能否稳定运行一直是电站运行中非常重要的一个问题，目前抽水蓄能电站存在低水头并网不成功、低水头调相转发电不稳定等问题，对抽水蓄能机组过渡过程进行稳定性分析有着重要的理论意义和工程意义。本文就水泵水轮机全特性描述及其过渡过程的稳定性这两个方面开展相关的研究，将全特性表达为空间曲面的形式，并采用微分几何理论建立水泵水轮机控制系统状态方程，在此基础上开展过渡过程稳定性分析研究，希望能解决传统全特性描述方法中存在问题，并从理论上分析水泵水轮机在某些工况中不能稳定运行的原因，为抽水蓄能电站的运行提供指导。

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第一章 绪论

1.1课题来源

1.2选题背景与研究意义

1.3国内外研究现状

1.4本文论文研究内容及章节安排

第二章 水泵水轮机全特性空间曲面描述

2.1引言

2.2水泵水轮机全特性空间曲面描述

2.3水泵水轮机全特性空间曲面数学模型的构建

2.4本章小结

第三章 水泵水轮机全特性工作参数的计算

3.1引言

3.2等开度线的插值计算

3.3已知导叶开度和单位转速时的计算问题

3.4本章小结

第四章 水泵水轮机组控制系统稳定性分析

4.1引言

4.2水泵水轮机控制系统状态方程的建立

4.3常用的非线性系统稳定性分析方法

4.4水泵水轮机控制系统稳定性分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献