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申请/专利权人：华中科技大学

摘要：本发明公开了一种抽水蓄能机组调节系统高阶耦合建模方法及系统，其中，建模方法包括方程建立步骤和方程耦合步骤；方程建立步骤分别对压力管道、水泵水轮机、发电机、调速器和电网五个部分进行建模，得到压力管道非线性动力方程、水泵水轮机流量和力矩方程、同步发电机五阶方程、功率控制模式调速器方程以及等效电网方程；方程耦合步骤耦合上述方程得到反映抽水蓄能机组调节系统在一次调频工况下的非线性动态特性的九阶非线性状态空间方程；由于本发明同时考虑了发电机励磁系统和电网对抽水蓄能机组调节系统的影响，因此本发明所建立的抽水蓄能机组调节系统九阶非线性状态空间方程能更准确地研究抽水蓄能机组一次调频的性能。

主权项：1.一种抽水蓄能机组调节系统高阶耦合建模方法，其特征在于，包括以下步骤：1方程建立步骤：分别对压力管道、水泵水轮机、发电机励磁系统、调速器和电网进行建模，建立压力管道非线性动力方程，水泵水轮机流量和力矩方程，同步发电机五阶方程，功率控制模式调速器方程和等效电网方程；所述压力管道非线性动力方程是根据由水头损失引起的非线性项，由连续性方程和动量方程联立求得；所述水泵水轮机流量和力矩方程是根据小波动工况的特性，使用水泵水轮机流量特性系数和水泵水轮机力矩特性系数对水泵水轮机建模得到的；所述同步发电机五阶方程是在dq轴坐标系中，根据同步发电机定子电压方程、励磁绕组电压方程、直轴阻尼绕组电压方程、交轴阻尼绕组电压方程和转子运动方程建立的；所述功率控制模式调速器方程是根据调速器控制模式中的功率控制模式对调速器建模，简化调速器模型，只保留功率永态转差系数，比例增益和积分增益，建立一次调频工况下的所述功率控制模式调速器方程；所述等效电网方程是根据等效机组惯性时间常数、电网等效负荷自调节系数和电网等效接力器惯性时间常数，对电网建模得到；2方程耦合步骤：对所述压力管道非线性动力方程、所述水泵水轮机流量和力矩方程、所述同步发电机五阶方程、所述功率控制模式调速器方程以及所述等效电网方程进行耦合操作，得到能反映抽水蓄能机组调节系统在一次调频工况下非线性动态特性的九阶非线性状态空间方程；所述耦合操作包括以下步骤：A0:将上述方程联立，得到微分方程组，其中含有导数项的变量为状态变量，不含有导数项的变量为中间变量；A1:将所述中间变量用含有对应的所述状态变量的表达式来替代，包括：根据所述水泵水轮机流量和力矩方程，得到与水头偏差相对值等值的含有流量偏差相对值、转速偏差相对值和导叶开度偏差相对值的表达式，并用该表达式替换所述微分方程组中的水头偏差相对值；根据所述水泵水轮机流量和力矩方程，得到与力矩偏差相对值等值的含有流量偏差相对值、转速偏差相对值和导叶开度偏差相对值的表达式，并用该表达式替换所述微分方程组中的力矩偏差相对值；根据所述同步发电机定子电压方程，将同步发电机输出电压设定为恒定值，由park变换和Clarke变换，得到与直轴电流等值的含有d绕组次暂态电动势和q绕组次暂态电动势的表达式，并用该表达式替换所述微分方程组中的直轴电流；得到与交轴电流等值的含有d绕组次暂态电动势和q绕组次暂态电动势的表达式，并用该表达式替换所述微分方程组中的交轴电流。

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