Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Dynamic modeling of Francis turbine based hydraulic units in commissioning and emergency modes

Тип публикации: доклад, тезисы доклада, статья из сборника материалов конференций

Конференция: Электроэнергетика глазами молодежи – 2023; Красноярск; Красноярск

Год издания: 2023

Ключевые слова: modeling of water turbines, dynamic modeling, transients, hydropower, HYDROELECTRIC power plants, mathematical modeling, inertia of water flows, моделирование гидротурбин, динамическое моделирование, переходные процессы, гидроэнергетика, гидроэлектростанции, математическое моделирование, инерция водяного потока

Аннотация: Состояние вопроса: Гидрогенераторная установка Фрэнсиса представляет собой типовую нелинейную систему с сопряженными гидравлической, механической и электрической подсистемами. В данной статье представлена усовершенствованная динамическая модель гидротурбины Френсиса, а также, разработана нелинейная динамическая модель гидроагрегата, учитывающая пусковые и аварийные процессы. Проведен анализ существующих моделей, используемых для моделирования гидроагрегатов. и предложена математическая модель, позволяющая учитывать динамику при резких изменениях режима Материалы и методы: Использование численного моделирования, теории автоматического управления, методы решения нелинейных дифференциальных уравнений Результаты: Создана комплексная модель гидроагрегата, работающего в условиях изолированной нагрузки. С помощью модели проведено численное моделирование для получения характеристик переходных процессов при различных режимах работы агрегата (холостой ход, скачок и сброс нагрузки). Разработанная математическая модель валидирована с помощью экспериментального образца. В результате была разработана модель гидроагрегата, учитывающая основные гидравлические процессы гидротурбины. Выводы: Проводится сравнение результатов моделирования с реальными данными. Данные результаты могут быть использованы для изучения и анализа работы операционной системы. Результаты моделирования, также, могут быть применены для изучения и согласования моделирования регуляторов и систем автоматики, задействованных на ГЭС. На основе такого моделирования может быть создан тренажер реального времени, на котором персонал станции сможет изучить все технические нюансы автоматизации гидроагрегата и его вспомогательного оборудования. Background: Francis hydropower plants are typical nonlinear systems with interconnected hydraulic, mechanical and electrical subsystems. This paper presents an improved dynamic model of the Francis turbine and a nonlinear dynamic model of the hydraulic unit that takes into account the start-up and emergency processes. Existing models used for modeling hydraulic units are analyzed and a mathematical model capable of taking into account the dynamics of rapid regime changes is proposed. Materials and methods:The use of numerical modeling, automatic control theory, methods for solving nonlinear differential equations Results:A complex model of a hydraulic unit operating under isolated loads has been developed. Numerical modeling is carried out using this model to obtain the characteristics of transient currents in various operating modes of the unit (idle, loading and unloading). The developed mathematical model is validated with an experimental model. As a result, a hydraulic unit model has been developed that takes into account the main hydraulic processes of the hydraulic turbine. Conclusions:Simulation results are compared with real data. Similar results can be used to study and analyze the operation of existing systems. Simulation results can also be used to study automation systems used in hydropower plants, as well as to configure and model regulators. On the basis of this real-time simulation, a simulator can be created that allows the staff of the hydropower plant to study all the nuances of technical automation of hydropower units and their auxiliaries.

Журнал: Электроэнергетика глазами молодежи – 2023

Выпуск журнала: 1

Номера страниц: 148-151

Издатель: Сибирский федеральный университет

• Яньо П.Р. (Сибирский федеральный университет)
• Кобылецки С.К. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)