[发明专利]基于自适应控制特性的水轮机一次调频控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于自适应控制特性的水轮机一次调频控制方法，其特征在于，包括：

根据水轮机单位时间内的水力功率，确定水轮机的第一流量调节方程；

在确定水轮机的流量仅与水头、导叶开度和桨叶开度有关时，对所述流量调节方程进行变换，获得水轮机的第二流量调节方程；

根据所述第二流量调节方程，确定所述水轮机单位时间内的水力功率对应的数组；

在水轮机一次调频响应过程中，若当前导叶开度变化量与水轮机一次调频导叶开度的实际变化总量的比值小于等于预设阈值时，则将水轮机当前时刻一次调频动作稳定后功率对应的数组代替所述水轮机单位时间内的水力功率对应的数组，完成水轮机一次调频。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据水轮机单位时间内的水力功率，确定水轮机的第一流量调节方程，包括：

水轮机单位时间内的水力功率N的计算公式如下：

N＝γQH

式中，N为水轮机的水力功率，γ为水的重度，Q为流量；

根据水轮机单位时间内的水力功率，确定水轮机的第一流量调节方程如下：

式中，Q为水轮机单位时间内流量，α₀为导叶出口处流出角，β₂为转轮叶片出口角，b₀为导叶高度，η_r为轮叶效率，η_g为水力效率，A₂为转轮叶片出口边处过流面积，g为重力加速度，H为水轮机工作水头，ω为导水叶片出口处角速度，r为导水叶片出口处半径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定水轮机的流量仅与水头、导叶开度和桨叶开度有关时，对所述流量调节方程进行变换，获得水轮机的第二流量调节方程，包括：

将所述水轮机的第一流量调节方程用函数表示为，

Q＝f(Hηα₀β₂)

式中，η为水轮机总效率；

在忽略水轮机总效率时，确定水轮机的流量仅与水头、导叶开度和桨叶开度有关，对用函数表示的所述第一流量调节方程进行变换，获得用函数表示的水轮机的第二流量调节方程为，

N＝f(Hα₀β₂)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二流量调节方程，确定所述水轮机单位时间内的水力功率对应的数组，包括：

根据所述第二流量调节方程，水轮机在没水头和不同导叶开度时，N＝f(Hα₀β₂)对应的数组为N₁＝f(H₁α₀₁β₂₁)，

其中，N₁为水轮机某一时刻功率，α₀₁为水轮机某一时刻导叶出口处流出角，β₂₁为水轮机某一时刻转轮叶片出口角，H₁为水轮机某一时刻工作水头。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在水轮机一次调频响应过程中，若当前导叶开度变化量与水轮机一次调频导叶开度的实际变化总量的比值小于等于预设阈值时，则将水轮机当前时刻一次调频动作稳定后功率对应的数组代替所述水轮机单位时间内的水力功率对应的数组，包括：

在水轮机一次调频响应过程中，若ΔGV1/ΔGV≤85％时，则将N₂＝f(H₂α₀₂β₂₂)代替N₁＝f(H₁α₀₁β₂₁)，其中，ΔGV1为当前导叶开度变化量，ΔGV为轮机一次调频导叶开度的实际变化总量，N₂为水轮机当前时刻一次调频动作稳定后功率，α₀₂为水轮机当前时刻一次调频动作稳定后导叶出口处流出角，β₂₂为水轮机当前时刻一次调频动作稳定后转轮叶片出口角，H₂为水轮机当前时刻工作水头。

6.一种基于自适应控制特性的水轮机一次调频控制系统，其特征在于，包括：

第一流量调节方程确定模块，用于根据水轮机单位时间内的水力功率，确定水轮机的第一流量调节方程；

第二流量调节方程确定模块，用于在确定水轮机的流量仅与水头、导叶开度和桨叶开度有关时，对所述流量调节方程进行变换，获得水轮机的第二流量调节方程；

数组确定模块，用于根据所述第二流量调节方程，确定所述水轮机单位时间内的水力功率对应的数组；

一次调频模块，用于在水轮机一次调频响应过程中，若当前导叶开度变化量与水轮机一次调频导叶开度的实际变化总量的比值小于等于预设阈值时，则将水轮机当前时刻一次调频动作稳定后功率对应的数组代替所述水轮机单位时间内的水力功率对应的数组，完成水轮机一次调频。