近期，国际权威期刊《应用数学建模》(Applied Mathematical Modelling，IF=2.350)在线发表了水利水电学院杨建东教授团队在水电站一次调频领域的最新研究成果，揭示了设调压室的水电站水轮机调节系统在一次调频运行工况下的动态稳定特性。这是该团队今年内第二次在该期刊发表研究论文。

论文题为Stability performance for primary frequency regulation of hydro-turbine governing system with surge tank(《设调压室水轮机调节系统一次调频稳定性》)。第一署名单位为武汉大学，第一作者兼通讯作者为我院2017届博士毕业生郭文成。该成果受到国家自然科学基金面上项目(51379158)和国家留学基金委公派留学基金项目(201506270057)共同资助。

电力系统运行的主要任务之一是控制电网频率在50Hz附近的一个允许范围内，电网频率控制的实质是根据电网频率偏离50Hz的方向和数值，通过水电和火电发电机组调节系统和电网自动发电控制系统调节能源侧的供电功率，以适应负荷侧用电功率的变化，达到电网发电/用电功率的平衡。作为电网频率控制的主要手段之一，一次调频是通过水电机组调节系统的自身负荷/频率静态和动态特性对电网频率进行控制。对于一次调频的研究，前人多关注调速器控制策略的设计，且研究对象多为无调压室水电站，设调压室水电站一次调频稳定性尚无系统、理论的研究。对于设调压室水电站，在一次调频工况下，水轮机调节系统的动态特性如何?如何定量评价调节系统的稳定性?如何整定优化调速器参数及调压室断面积?都是亟待解决的问题。

论文针对设调压室水电站，建立了一次调频工况下考虑压力管道水头损失非线性的水轮机调节系统数学模型，推导了开度控制模式与功率控制模式下非线性动力系统的状态方程，提出了一次调频稳定域的概念。通过与线性水轮机调节系统进行对比，揭示了压力管道水头损失非线性对系统稳定性与动态响应的作用机理。提出了一次调频调压室临界稳定断面的概念，推导了解析计算公式并在此基础上提出了调速器参数与调压室断面积的联合整定与优化方法。研究结果表明：一次调频运行工况下，非线性水轮机调节系统在开度控制模式与功率控制模式下分别是恒稳定与有条件稳定的。非线性水轮机调节系统及线性水轮机调节系统的稳定性在开度控制模式下相同、功率控制模式下不同。压力管道水头损失非线性主要影响机组出力动态响应的初始阶段，进而影响非线性系统的稳定性。一次调频调压室临界稳定断面使调节系统达到临界稳定状态，调速器参数与调压室断面积共同决定了系统的稳定状态。

图1功率控制模式下非线性水轮机调节系统一次调频动态特性

图2一次调频调压室临界稳定断面

《应用数学建模》(Applied Mathematical Modelling)由Elsevier集团出版，该刊主要刊载的研究论文内容包括工程与环境过程、制造业与工业系统的数学建模，并重点关注包括多物理过程在内的新兴领域的相关数学建模与仿真计算问题，该期刊属于JCR大类分区数学学科一区。

>>>论文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0307904X17306194

（编辑：陈欢）