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(1.河北丰宁抽水蓄能有限公司，河北 丰宁 068350；2.华东宜兴 抽水蓄能有限公司，江苏 宜兴 214205)

1 引言

某抽水蓄能电站装机容量4×250MW，引水系统和尾水系统均采用一洞两机布置，引水隧洞在主厂房上游约80m处设Y型对称钢岔管，分成四条引水支洞，在平面布置上以65(角平行进厂，分别与四台机组相连。尾水调压室布置在尾水岔管下游35m处的尾水隧洞上，采用阻抗式带上室结构型式。输水系统总长度为3082.33～3061.0m，其中引水道长 1242.12～1153.47m，尾水道长 1840.21～ 1907.68m。电站上水库正常蓄水位471.5m，死水位428.6m；下水库正常蓄水位78.9m，死水位57m，机组额定转速375r/min。

电站可逆机组并已经运行多年，存在机容量较大、应用水头较高、工况转换多和水力特性复杂等蓄能电站的共性问题，而自身1#水力单元的引水管道较长，水库事故检修闸门井的面积较大等需差异化处理的个性问题，2#机组检修后需要做甩负荷试验，本文建立基于全特性空间曲面描述的水泵水轮机调节系统非线性仿真模型[1]，计算甩负荷过渡过程中各个参数变化，为实际试验提供参考。

2 建立模型

描述任意管道中的水流运动状态的基本方程为：

(1)

(2)

其中，H：测压管水头；Q：流量；D：管道直径；A：管道面积；t：时间变量；a：水锤波速；g：重力加速度；x：沿管轴线的距离；f：摩阻系数;β管轴线与水平面的夹角。

对于长度l的管道AB，其两端点A、B边界在t时刻的瞬态水头HA(t)、HB(t)和瞬态流量QA(t)、QB(t)可建立如下特征相容方程：

C-：HA(t)=CM+RMQA(t)

(3)

C+：HB(t)=CP-RPQB(t)

(4)

式中：CM=HB(t-kΔt)-(a/gA)QB(t-kΔt)；

RM=a/gA+R|QB(t-kΔt)|；

CP=HA(t-kΔt)+(a/gA)QA(t-kΔt)；

RP=a/gA+R|QA(t-kΔt)|；

其中，Δt：计算时间步长；ΔL：特征线网格管段长度；ΔL=aΔt(库朗条件)；k：特征线网格管段数，k=l/ΔL；R：水头损失系数，R=Δh/Q2； 其它符号意义同前。……