白鶴灘水電站輸水發(fā)電系統(tǒng)水力干擾穩(wěn)定性分析

陳益民，程文超，周建旭，楊 飛，孫洪亮

(1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122； 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098)

水電站輸水發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是保障電網(wǎng)安全可靠的重要前提。在水電站運(yùn)行實(shí)踐中，水力系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的特性相互耦合，直接影響水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。因此，應(yīng)針對(duì)水電站輸水發(fā)電系統(tǒng)開展全面的穩(wěn)定性分析，對(duì)于兩機(jī)或多機(jī)共水力單元的情況，甩荷或增荷機(jī)組對(duì)運(yùn)行機(jī)組的影響較為突出，應(yīng)著重進(jìn)行水力干擾穩(wěn)定性分析。

圖1 水電站輸水發(fā)電系統(tǒng)布置示意圖

在對(duì)水電站水力-機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，常采用剛性模型或低階彈性模型[2-3]來描述水體的動(dòng)態(tài)特性，并將描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的微分方程線性化，得到狀態(tài)方程組，通過數(shù)值求解以評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定性和機(jī)組的調(diào)節(jié)品質(zhì)[4-6]，或者推導(dǎo)出相應(yīng)的特征方程或傳遞函數(shù)，進(jìn)行調(diào)節(jié)控制研究[7-9]。針對(duì)水電站穩(wěn)定性，諸多學(xué)者開展了較為廣泛而深入的研究。楊建東等[10]研究了上下游雙調(diào)壓室系統(tǒng)穩(wěn)定域的變化規(guī)律，推導(dǎo)出穩(wěn)定域干涉點(diǎn)和共振點(diǎn)的解析公式。郭文成等[11]建立了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型，將Hopf分岔理論應(yīng)用到變頂高尾水洞水電站水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究。Yu等[12]研究了水輪機(jī)-調(diào)速器系統(tǒng)狀態(tài)方程的表述特征，利用矩陣變換方法，建立了一種求解狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的新方法。Zhou等[13]針對(duì)單管單機(jī)水電站，考慮調(diào)速器不同調(diào)節(jié)方式，建立了相應(yīng)的狀態(tài)方程，分析了小負(fù)荷擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)過程。……