水輪機調節(jié)系統(tǒng)仿真

內容概要

《水輪機調節(jié)系統(tǒng)仿真》由魏守平所著，對水輪機調節(jié)系統(tǒng)的基本理論、工作原理和動態(tài)仿真進行了系統(tǒng)、深入、全面的分析和研究，詳細地分析、推導和論證了水輪機調節(jié)系統(tǒng)、水輪機控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)的靜態(tài)及動態(tài)特性；建立了基于MATLAB的水輪機調節(jié)系統(tǒng)的仿真模型；提出并成功實現(xiàn)了“1仿真目標一3數(shù)值仿真”的仿真策略，運用水輪機調節(jié)仿真決策支持系統(tǒng)對水輪機調節(jié)系統(tǒng)的機組開機、機組空載頻率波動、機組空載頻率擾動、接力器不動時間、機組甩負荷、電網(wǎng)一次調頻和孤立電網(wǎng)等運行狀態(tài)及動態(tài)過程進行了詳細的仿真和深入的分析，取得到了一些新的成果。
《水輪機調節(jié)系統(tǒng)仿真》可作為水利水電工程類專業(yè)的本科生及研究生的參考教材，可供從事水輪機調節(jié)理論研究、技術開發(fā)和設計、電站設計、設備制造、電站運行和維護檢修、高等院校教師等專業(yè)人員閱讀和參考。

作者簡介

魏守平，男，1939年2月生，湖北省武漢市人，中國民主建國會會員，華中科技大學教授、博士生導師，享受國務院特殊津貼，曾任武漢市人民政府參事。1962年畢業(yè)于原華中工學院工業(yè)自動化專業(yè)，1981年在該校獲發(fā)電廠工程專業(yè)工學碩士學位。
長期從事水輪機調節(jié)系統(tǒng)和水輪機控制系統(tǒng)的研究、開發(fā)、設計、生產(chǎn)、仿真、教學和標準化工作，曾經(jīng)在天津電氣傳動設計研究所和廣西南寧發(fā)電設備總廠各工作了8年。主持并完成了水輪機集成電路電液調速器的產(chǎn)品設計及應用，是我國第一臺水輪機微機調速器的創(chuàng)始人，在國際國內提出并實現(xiàn)了基于可編程控制器的水輪機微機調速器，成果已轉換為現(xiàn)實生產(chǎn)力，成為國內水輪機數(shù)字式電液調速器的主流產(chǎn)品，在國內外水電站得到廣泛應用；參加了水輪機調速器國家標準、部標準和企業(yè)標準的制定工作，任歷屆全國水輪機標準化技術委員會控制設備分技術委員會委員、顧問；在國內首次主持并完成了從電網(wǎng)的角度研究水輪機調速器與電網(wǎng)一次調頻、二次調頻和區(qū)域電網(wǎng)間交換功率協(xié)調控制的工程項目。
多次獲得省級、部級科技進步一等、二等獎。著有《現(xiàn)代水輪機調節(jié)技術》、《水輪機控制工程》和《水輪機調節(jié)》等專著。其中《水輪機控制工程》于2007年獲首屆中國出版政府獎提名獎和首屆“三個一百”原創(chuàng)圖書出版工程獎，于2009年獲酋屆湖北省出版政府獎。在國內外發(fā)表論文60多篇。曾應邀赴加拿大、瑞士、奧地利、法國、德國、荷蘭和美國工作、考察。

書籍目錄

第1章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)概述
  1．1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的組成
  1．2 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的任務和特點
  1．3 水輪機控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程
  1．4 水輪機調節(jié)技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
第2章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和控制功能
  2．1 水輪機微機調速器的靜態(tài)特性
  2．2 被控制系統(tǒng)靜態(tài)特性
  2．3 水輪機調節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性
  2．4 電網(wǎng)負荷頻率控制與水輪機調速器
  2．5 水輪機調節(jié)系統(tǒng)控制功能
  2．6 水輪機調節(jié)系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)的回歸分析
第3章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性
  3．1 被控制系統(tǒng)的動態(tài)特性
  3．2 水輪機微機調速器的動態(tài)特性
  3．3 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性
  3．4 水輪機調速器與電網(wǎng)一次調頻
  3．5 水輪機調節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程和穩(wěn)定性分析
  3．6 水輪機調節(jié)系統(tǒng)PID參數(shù)的整定和適應式變參數(shù)調節(jié)
第4章  水輪機調節(jié)動態(tài)特性仿真與決策支持
  4．1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)仿真與決策支持概述
  4．2 水輪機調節(jié)系統(tǒng)的MATLAB基本仿真模塊
  4．3 M文件程序實例
  4．4 水流修正系數(shù)Ky、機組自調節(jié)系數(shù)en和機組慣性比率Ri
  4．5 水輪機調節(jié)系統(tǒng)受到擾動后的典型動態(tài)過程
  4．6 水輪機控制系統(tǒng)的靜態(tài)及動態(tài)特性指標適用工作條件
第5章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)機組開機特性仿真及分析
  5．1 水輪發(fā)電機組開機特性
  5．2 水輪發(fā)電機組2段接力器開度開機特性仿真
  5．3 水輪發(fā)電機組閉環(huán)開機特性仿真
  5．4 水輪發(fā)電機組3段等加速度閉環(huán)開機特性仿真
第6章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)空載頻率波動特性仿真及分析
  6．1 水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性
  6．2 水輪機導水機構滯環(huán)對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．3 調速器電液隨動系統(tǒng)死區(qū)對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．4 調速器比例增益對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．5 調速器積分增益對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．6 調速器微分增益對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．7 調速器PID參數(shù)對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．8 接力器響應數(shù)間常數(shù)對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．9 水輪發(fā)電機組參數(shù)對水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性影響仿真
  6．10 水輪發(fā)電機組空載頻率波動特性綜合分析
第7章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)空載頻率擾動特性仿真及分析
  7．1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)空載頻率擾動特性
  7．2 調速器比例增益對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．3 積分增益對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．4 微分增益對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．5 PID參數(shù)對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．6 水流修正系數(shù)對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．7 接力器響應時間常數(shù)對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．8 PID參數(shù)對機組空載頻率向上／向下擾動特性影響仿真
  7．9 接力器關閉時間、開啟時間對機組空載頻率向上／向下擾動特性影響仿真
  7．10 機組自調節(jié)系數(shù)對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．11 機組慣性時間常數(shù)對機組空載頻率擾動特性影響仿真
  7．12 水輪發(fā)電機組空載頻率擾動特性綜合分析
第8章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)接力器不動時間特性仿真及分析
  8．1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)接力器不動時間
  8．2 頻率測量周期對接力器不動時間影響的仿真
  8．3 微機控制器計算周期對接力器不動時間影響的仿真
  8．4 調速器電液隨動系統(tǒng)死區(qū)對接力器不動時間影響的仿真
  8．5 調速器PID參數(shù)對接力器不動時間影響的仿真
  8．6 接力器響應時間常數(shù)對接力器不動時間影響的仿真
  8．7 機組慣性時間常數(shù)對接力器不動時間影響的仿真
  8．8 機組甩不同負荷值對接力器不動時間影響的仿真
  8．9 接力器不動時間仿真綜合分析
第9章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)機組甩負荷特性仿真與分析
  9．1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)機組甩負荷特性
  9．2 比例增益對機組接力器1段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．3 調速器積分增益對機組接力器1段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．4 調速器微分增益對機組接力器1段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．5 PID參數(shù)對機組接力器1段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．6 水流修正系數(shù)對機組接力器1段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．7 接力器關閉時間對接力器1段關閉機組甩負荷特性影響仿真
  9．8 機組自調節(jié)系數(shù)對機組接力器1段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．9 機組慣性時間常數(shù)對機組接力器1段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．10 第1段關閉時間對機組接力器2段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．11 第2段關閉時間對機組接力器2段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．12 2段關閉拐點對機組接力器2段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．13 接力器關閉特性對機組接力器2段關閉甩負荷特性影響仿真
  9．14 水輪發(fā)電機組甩負荷特性綜合分析
第10章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)一次調頻特性仿真及分析
  10．1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)機組一次調頻特性
  10．2 調速器比例增益對電網(wǎng)一次調頻特性影響仿真
  10．3 調速器積分增益對電網(wǎng)一次調頻特性影響仿真
  10．4 調速器微分增益對電網(wǎng)一次調頻特性影響仿真
  10．5 調節(jié)對象參數(shù)對電網(wǎng)一次調頻特性影響仿真
  10．6 電網(wǎng)頻率偏差上擾和下擾PID參數(shù)對電網(wǎng)一次調頻特性影響仿真
  10．7 電網(wǎng)一次調頻特性綜合分析
第11章  水輪機調節(jié)系統(tǒng)機組孤立電網(wǎng)運行特性仿真及分析
  11．1 水輪機調節(jié)系統(tǒng)機組孤立電網(wǎng)運行特性
  11．2 調速器比例增益對孤立電網(wǎng)運行特性影響仿真
  11．3 調速器積分增益對孤立電網(wǎng)運行特性影響仿真
  11．4 調速器微分增益對孤立電網(wǎng)運行特性影響仿真
  11．5 PID參數(shù)對孤立電網(wǎng)運行特性影響仿真
  11．6 被控制系統(tǒng)參數(shù)對孤立電網(wǎng)運行特性影響仿真
  11．7 機組突加不同負荷對孤立電網(wǎng)運行特性影響仿真
  11．8 孤立電網(wǎng)運行特性仿真結果綜合分析
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：    8）孤立電網(wǎng)（Isolated grid operation）特性仿真 （1）調速器比例增益（KP）對孤立電網(wǎng)特性影響仿真； （2）調速器積分增益（KI）對孤立電網(wǎng)特性影響仿真； （3）調速器微分增益（KD）對孤立電網(wǎng)特性影響仿真； （4）PID參數(shù)對孤立電網(wǎng)特性影響仿真； （5）調節(jié)對象參數(shù)（Ta，Tw）對孤立電網(wǎng)特性影響仿真； （6）突加不同負荷對孤立電網(wǎng)特性影響仿真。 在進行水輪機調節(jié)系統(tǒng)機組開機特性的每一次仿真中，作者提出并成功實現(xiàn)了“1組仿真目標參數(shù)的3組數(shù)值仿真”的仿真策略，也就是說，在每次仿真中，采用l組仿真目標參數(shù)的3組數(shù)值進行，將這3個仿真的動態(tài)過程的仿真變量波形和全部仿真參數(shù)在1個仿真圖形中表示出來。 眾所周知，對應1組仿真目標參數(shù)的仿真，只能得到1個孤立的動態(tài)過程；對應2組仿真目標參數(shù)的仿真，可以得到對應的互為比較的2個動態(tài)過程；而對應3組仿真目標參數(shù)數(shù)值的3個動態(tài)過程，則為分析參數(shù)變化對動態(tài)過程的影響提供了更為形象、直觀的結果。也就是說，采用這樣的仿真策略，可以在其他參數(shù)相同的條件下，得到3個不同的仿真目標參數(shù)的仿真結果，除了能清晰地觀察和分析單個動態(tài)過程的品質之外，更能從3組仿真目標參數(shù)對應的仿真波形中，進行比較和分析，得出這個仿真目標參數(shù)數(shù)值增大或減小時，被仿真系統(tǒng)動態(tài)特性性能的變化趨勢，從而做出較為全面的判斷和結論，加深對仿真目標參數(shù)的作用機理及其與其他參數(shù)關系的認識和理解，為解決工程實際問題提供直觀、清晰和快速的決策支持。 在這一章中，對水輪機調節(jié)系統(tǒng)建立了仿真模型（Simulation model），構成了水輪機調節(jié)仿真決策支持系統(tǒng)。水輪機調節(jié)仿真決策支持系統(tǒng)可以對通常的水輪機調節(jié)系統(tǒng)的電站試驗項目（機組開機、機組自動工況空載頻率擺動、空載頻率擾動、接力器不動時間、甩負荷、電網(wǎng)一次調頻和機組甩負荷等）進行仿真。 4.2  水輪機調節(jié)系統(tǒng)的MATLAB基本仿真模塊 4.2.1水輪機調速器的PID調節(jié)模型 圖4—2是以調速器比例增益KP、積分增益KI和微分增益KD為調節(jié)參數(shù)的PID型微機調速器的自動調節(jié)原理圖。 圖4—3所示是以調速器比例增益KP、積分增益KI和微分增益KD為調節(jié)參數(shù)的PID型微機調速器的PID調節(jié)模型。

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