12第46卷第02期2023年02月Vol.46No.02Feb.2023水电站机电技术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation1引言水轮机调节系统作为受水机电三大因素耦合作用的复杂非线性系统，是保证水轮发电机组安全稳定运行的重要控制设备[1]。搭建水轮机调节系统模型，进行仿真计算可为发电机组参数设计、导叶关闭规律整定、调速系统参数辨识以及模式切换等提供依据，并将有利于改善大小波动过渡过程品质以及一次调频动态响应特性等[2-4]。当前，一方面，大型机组突增突减负荷现象频繁出现，水电机组大波动过渡过程动态特性对电网安全稳定的影响日益显现；另一方面，新能源建设的蓬勃发展、多类型电源互相协调的发展结构对水电机组一次调频性能提出了新的挑战，因此建立一个准确可行的数学模型对机组动态特性加以分析研究具有重大意义。由于水力因素的不稳定性，特别是受水流惯性、流量时变性因素影响，以及水轮机功率调节非线性、发电机非线性特性以及电液随动系统中主配压阀输出饱和非线性、主配压阀死区非线性和主接力器速度限幅、主接力器输出饱和非线性等众多因素影响，使得想建立一个反映水轮机调节系统动态特性的精确数学模型变得极为复杂与困难，需研究者进行大量有针对性的细节研究与处理。此前，调节系统相关建模仿真应用多为静态特性研究、参数辨识等[5-8]，缺乏对于机组动态特性的研究；在利用调节系统整体模型进行研究时，多采用理想水轮机模型与随动系统一阶模型[9-11]，未针对随动系统进行专门深入研究。本文综合考虑调节系统各组成部分的非线性因素，建立了一个高精度反映调节系统真实动态特性的非线性模型。基于所建立的模型以大型水利枢纽TG电站为例，进行了甩负荷大波动过渡过程与一次调频动态响应过程仿真，证明了文中所建立的非线性模型的能够高精度、准确反映机组的甩负荷以及一次调频动态特性，从而为机组甩负荷过渡过程品质及一次调频性能优化研究提供了重要技术手段。2水轮机调节系统非线性建模2.1调节器模型调节器数学模型的建立与其控制规律息息相关，目前应用广泛的并联PID控制数学模型如图1所示。图1中f为机组频率；Cf为频率给定；死区Ⅰ为频率死区；Cy为开度给定；KP1为开度模式下比例增收稿日期：2022-09-13作者简介：魏加达（1996-），男，助理工程师，从事水电厂自动装置诊断分析工作。基于非线性建模的水电机组动态特性仿真研究魏加达，王卫玉，张培（湖南五凌电力科技有限公司，湖南长沙410000）摘要：考虑到大型机...
