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抽水蓄能电站因其具有调峰填谷、紧急事故备用和调频调相的作用,在整个电网系统中是重要组成部分。然而,抽水蓄能电站有向高水头、大容量发展的趋势,且引水系统复杂,水泵水轮机工况转换频繁,这些特征给电站的正常运行带来了安全隐患。而水泵水轮机过渡过程计算对确定各参数和保证安全运行有着重要作用,因此对其进行研究就显得极其重要。 研究水泵水轮机过渡过程有几种方案。真机模型试验研究较接近实际工况,实用性好,但花费较高。使用纯计算机数字仿真,灵活性好、费用低廉,但是与实际物理过程差异比较明显,实用性较差。因此,本文结合真机模型试验和数字仿真两种方法的特点,采用半实物仿真平台来进行研究。 本文先深入了解水泵水轮机过渡过程特性,建立系统仿真模型来模拟真机运行系统的动态特性,嵌入贝加莱X20控制器作为实物部分来进行系统仿真运行控制,然后根据水泵水轮机运行的特征和参数,完成系统各模块设计与实现,最后结合人机交互界面,构建半实物仿真平台,并对仿真结果进行详细分析。 最后,对几个典型工况进行了仿真模拟实验,实验中仿真过程的动态响应迅速并稳定,准确反映出对应工况下水泵水轮机过渡过程的特性。实验证明,水泵水轮机半实物仿真平台不仅可以准确模拟出实际物理系统的动态特性,而且可校核各运行方案和优化运行参数,对保证实际机组的安全、可靠运行具有重大研究意义。此半实物仿真系统具有开发成本小、风险性低、实时性高,为以后深入研究水泵水轮机过渡过程中的控制策提供了良好的实验平台。