[发明专利]水泵水轮机特性模拟方法及其模拟器

说明书

本发明公开了一种水泵水轮机特性模拟方法及其模拟器，涉及抽水蓄能方针建模技术领域。本发明的水泵水轮机的特性模拟方法以空间曲面的描述方式来表征水泵水轮机的全特性，不仅可帮助解决其工作参数间强非线性关系表达这一难题，还利于准确掌握其工况转换过程中可逆性变化规律；本发明的水泵水轮机特性模拟器是一种可与实时仿真装置连接的，可以根据实际水泵水轮机数据更为高效方便地模拟水泵水轮机特性的装置。

技术领域

本发明涉及抽水蓄能方针建模技术领域，更具体地说涉及一种水泵水轮机全特性模拟方法及模拟器。

背景技术

随着我国的飞速发展，电力负荷持续增长，电网的稳定运行越来越重要。抽水蓄能电站以其调峰填谷、紧急事故备用、调频、调相等快速响应的特性，成为解决电力系统调峰问题以及确保安全可靠运行的有效手段。

为了完成发电和抽水的功能，抽水蓄能机组要能够以正反两个方向运行，与常规水轮发电机组相比，具有运行水头变化范围大、工况转换频繁及过水系统水力特性复杂等特点。抽水蓄能机组的控制品质和稳定运行与调节系统的控制策略密切相关。为了研究抽水蓄能机组在运行中出现的各种特性问题，进一步优化改进抽水蓄能机组的控制策略，对抽水蓄能机组进行实时仿真建模，与实物控制器进行硬件在环仿真是非常必要的。通过对抽水蓄能机组的各部分进行精细化实时仿真建模，对抽水蓄能机组的安全、稳定和高效运行及发挥其社会经济效益有非常重要的意义。

水泵水轮机作为抽水蓄能发电机组的一部分，要分析水泵水轮机调速系统各个环节的非线性特性以及整个系统的运行特性，必须对水泵水轮机复杂的水力特性进行精细建模。水泵水轮机全特性是指水泵水轮机的导叶开度 y、单位转速N 、单位流量Q和单位力矩M这 4 个工作参数的变化规律。水泵水轮机全特性曲线是由模型机组试验得到的各种工况下一组离散数据序列，对全特性曲线的常用处理方法按照表述方法不同分为二维曲线数学变换和三维曲线或曲面拟合两大类。基于二维坐标下的数学变换主要有 P.Suter 提出的Suter 变换方法以及其改进方法、等开度线长度法、对数投影法、全特性曲线分区处理法、基于元胞自动机的曲线逼近法。基于三维空间的曲线或曲面拟合方法主要有最小二乘曲面拟合的方法、神经网络曲面拟合的方法和 B 样条函数曲面拟合的方法。由于水泵水轮机全特性传统表达方式存在着开度线交叉、聚集和扭卷等强非线性现象，给可逆式机组工作特性的研究与工程计算带来了困难。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种水泵水轮机特性模拟方法，本发明的发明目的在于解决现有技术中由于水泵水轮机全特性传统表达方式存在着开度线交叉、聚集和扭卷等强非线性现象，给可逆式机组工作特性的研究与工程计算带来了困难的问题，本发明的水泵水轮机的特性模拟方法以空间曲面的描述方式来表征水泵水轮机的全特性，不仅可帮助解决其工作参数间强非线性关系表达这一难题，还利于准确掌握其工况转换过程中可逆性变化规律。

同时，本发明还提供了一种水泵水轮机特性模拟器，本发明的水泵水轮机特性模拟器旨在于提供一种可与实时仿真装置连接的，可以根据实际水泵水轮机数据更为高效方便地模拟水泵水轮机特性的装置。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

水泵水轮机特性模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、数据获取步骤，与计算机建立通讯连接，接收计算机输出的水泵水轮机原始数据；或从存储设备中读取水泵水轮机的原始数据；