郭文成，杨建东，杨威嘉



水电站水机电联合过渡过程模型试验相似律的研究

郭文成1,2，杨建东1,2，杨威嘉1,2

（1. 武汉大学，武汉 430072；2. 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072）

相似律是开展模型试验的首要条件。本文从水电站的水机电系统数学模型出发，利用方程式法推导建立了完整的过渡过程模型试验相似律，推导的过程中对调速器、采用三阶发电机模型并考虑励磁系统、负载与网络的电气系统进行了重点研究。然后结合水机电相似律提出了满足模型发电机同步转速要求的变频控制方法和满足电气设备标准电压要求的变压控制方法，并从理论上揭示了模型调速器与原型调速器具有相同的内回路稳定条件。

水电站；水机电联合过渡过程；整体模型试验；相似律；变频控制；变压控制；调速器内回路稳定性

0 前言

水电站引水发电系统过渡过程是水力、机械、电气相互耦合的复杂的动态过程[1]，包括水力与机械耦合的大波动过渡过程以及水力、机械与电气耦合的小波动和水力干扰过渡过程[2]。开展水机电联合过渡过程整体模型试验是非常必要的[3]，而开展此试验首先必须建立水机电三方面的相似律。

目前，对水力系统相似律的研究已经相当完善[4-7]，包括水击相似律和调压室水位波动相似律等；对机械系统的研究主要针对水轮机[8]，而调速器在控制水轮机转速所发挥的重要作用使得对其进行系统的研究显得尤为重要；对电气系统进行研究时采用的是发电机一阶模型[7-8]，此模型可用于大波动试验，但由于其对电气系统的过多简化造成不能真实地反应负载扰动下的过渡过程，故无法将其用于小波动和水力干扰试验。……