本发明专利技术公开了一种基于图论的水电站引水发电系统小波动稳定性分析方法，该方法首先指定系统的状态变量顺序，然后基于图论列出状态变量方程，将状态变量方程组合成微分方程组，通过矩阵变换得到系统状态方程，计算其中矩阵的特征值，进而判断系统的稳定性。本发明专利技术基于水电站引水发电系统小波动稳定分析理论，寻求状态方程的规律性特征，建立水电站引水发电系统小波动稳定性分析图论原理，并通过指定状态变量顺序以及矩阵变换的方法，给出状态变量系数矩阵通用的求解方法，该方法可以准确快速得到状态变量的系数矩阵，分析系统的稳定性特征及优化系统的参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利水电工程，特别是一种基于图论的水电站引水发电系统小波动稳 定性分析方法。
技术介绍
大型水电站水轮发电机组的运行稳定性对机组本身和整个电力系统的安全稳定 都有较大的影响，确保水电站水力机械系统的运行稳定性及具备良好的调节品质是水电站 引水发电系统设计中一项重要的课题。随着特高压直流输电技术的应用以及出现特殊工 况，水电站运行中则可能会出现孤岛运行方式，特别是西部一些特大型的引水式电站，其水 道系统较长，并设置了大型调压室，小波动问题较为突出。水利水电规划设计总院在《水电 站输水发电系统调节保证设计专题报告编制暂行规定》中明确提出对于小波动计算原则上 应按照孤网运行条件进行。 水轮机的调节系统是水力、机械及电气相互耦合的控制系统，属于非线性调节系 统，涉及到的领域及理论较多。对于该系统的研宄主要采用理论分析和数值模拟两种方法。 采用数值模拟方法虽然能够尽量多的考虑到系统的非线性因素，但数值模拟存在数学模型 复杂，编程困难以及数值误差影响，特别是在小扰动的情况下，会对计算结果产生较大影 响，另外，数值模拟基于时域，因此不方便对系统的参数及调速器的参数进行敏感性分析。 对于非线性系统，采用现有的自动控制理论分析系统的稳定性十分困难，因此，基于状态空 间法的水轮机调节系统线性化模型及刚性水体模型仍然是目前分析水电站引水发电系统 小波动稳定性的一种重要方法。前人在该方面的研宄成果较为丰富，对水电站的引水发电 系统的设计起到了重要的指导作用。但是随着水电站布置形式的日益复杂，在进行系统小 波动稳定分析时，模型阶数较高，解耦过程较为困难，且推导过程中容易出错，往往细微的 差别就可能导致结论发生改变。因此如何准确快速得到状态方程的系数矩阵，对于分析复 杂系统的小波动稳定分析具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于水电站水力-机械系统小波动 稳定分析理论，寻求状态方程的规律性特征，建立水电站引水发电系统小波动稳定性分析 图论原理，并通过指定状态变量顺序以及矩阵变换的方法，给出状态变量系数矩阵通用的 求解方法，该方法可以准确快速得到状态变量的系数矩阵，从而可以判定出系统的稳定性 特征。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案： 步骤一，指定系统的状态变量顺序； 步骤二，基于图论列出状态变量方程； 步骤三，将状态变量方程组合成矩阵方程； 步骤四，矩阵方程通过矩阵变换得到系统状态方程； 步骤五，计算系统状态方程中矩阵的特征值； 步骤六，由特征值判断系统的稳定性。 具体地，所述步骤一中状态变量的顺序为炉、μ、q、z，其中'【主权项】1. 一种，其特征在于包括以下 步骤： 步骤一，指定系统的状态变量顺序； 步骤二，基于图论列出状态变量方程； 步骤三，将状态变量方程组合成矩阵方程； 步骤四，矩阵方程通过矩阵变换得到系统状态方程； 步骤五，计算系统状态方程中矩阵的特征值； 步骤六，由特征值判断系统的稳定性。2. 根据权利要求1所述的，其 特征在于：所述步骤一中状态变量的顺序为供、μ、q、z，其中为机组转速变化相 对值-为机组开度变化相对值，为流量变化相对值1为调压室水位 或其他变量变化相对值。3. 根据权利要求1所述的，其 特征在于：所述步骤二中系统状态方程包括列机组运动方程、调速器方程、管道段水流动力 方程、调压室连续方程或其他变量方程。4. 根据权利要求3所述的，其 特征在于：所述机组运动方程为：其中奶为第i台机组相对转速，Ui为第i台机组开度变化相对值，Qi为第i台机组流 量变化相对值，Xi为系统负荷相对波动值，Spi为第i台机组负荷自调节系数，Tmi为第i台 机组加速时间常数，S 8i、S9i、Sltli为已知水轮机特性参数，t为时间。5. 根据权利要求3所述的，其 特征在于：所述调速器方程为：其中bpi、bti、Tdi、Tni分别为第i (i = 1~N)台机组对应调速器的永态调差率、暂态转 差系数、缓冲时间常数、微分时间常数。6. 根据权利要求3所述的，其 特征在于：利用图论原理直接给出小波动稳定分析的水道系统水流动力方程：其中L为管段长度，A为管段面积，α为对应管段水头损失系数，Q为对应管段内流量， Hu，Hd分别是该段管道的进口水头和出口水头。7. 根据权利要求1所述的，其 特征在于：所述矩阵方程为E f +K 其中：E、F、R为系统相关的系数矩阵，F = EA，R = EBx。8.根据权利要求2所述的，其 特征在于：所述系统状态方程为f =ι|? +B λ: 其中为微分算子，Y为状态变量，A和B为系数矩阵，X为相对扰动量。【专利摘要】本专利技术公开了一种，该方法首先指定系统的状态变量顺序，然后基于图论列出状态变量方程，将状态变量方程组合成微分方程组，通过矩阵变换得到系统状态方程，计算其中矩阵的特征值，进而判断系统的稳定性。本专利技术基于水电站引水发电系统小波动稳定分析理论，寻求状态方程的规律性特征，建立水电站引水发电系统小波动稳定性分析图论原理，并通过指定状态变量顺序以及矩阵变换的方法，给出状态变量系数矩阵通用的求解方法，该方法可以准确快速得到状态变量的系数矩阵，分析系统的稳定性特征及优化系统的参数。【IPC分类】G06Q50-06, G06F17-11, G06Q10-06【公开号】CN104766159【申请号】CN201510120890【专利技术人】俞晓东, 张健, 陈 胜, 赵修龙, 范呈昱, 苗帝 【申请人】河海大学【公开日】2015年7月8日【申请日】2015年3月19日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于图论的水电站引水发电系统小波动稳定性分析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，指定系统的状态变量顺序；步骤二，基于图论列出状态变量方程；步骤三，将状态变量方程组合成矩阵方程；步骤四，矩阵方程通过矩阵变换得到系统状态方程；步骤五，计算系统状态方程中矩阵的特征值；步骤六，由特征值判断系统的稳定性。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：俞晓东，张健，陈胜，赵修龙，范呈昱，苗帝，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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