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对无叶区压力脉动引起的机组及厂房振动，利用傅里叶方法对调相转发电等工况转换过程中无叶区的
压力特性进行分析并得到压力脉动的变化规律。Ｒｉａｓｉ等 ［１０］ 采用特征法对电站流道瞬态水流动力学进
行了研究并验证了溢流阀的有效性。现有文献对由调相转发电的工况转换过程的研究主要以传统的常
规抽水蓄能机组为研究对象，对可变速抽水蓄能机组参与工况转换过程的研究相对较少。抽蓄机组的
一管双机布置可以有效节约电站建设成本，在已建和在建的抽蓄电站中广为采用。但这种布置形式存
在水力干扰现象，变速机组引入后，其与定速机组之间的调节性能差异会使机组的水力特性指标展现
出不同于传统机组的动态特性。
综上，本文利用模块化建模方法，搭建出综合考虑水力、机械、电气因素耦合的定、变速抽水蓄
能机组整体精细化仿真模型。基于抽水蓄能机组调相转发电运行的工况转换过程，深入探究不同机组
组合形式在该过程下压力、流量等水力特性的动态变化规律。

２ 一管双机定－ 变速抽蓄机组模型

本文利用双馈异步电机、网侧及机侧变流器的数学模型搭建出可变速抽水蓄能机组电气子系统仿
真模型。同时，从系统科学的角度出发，与机组机械子系统、引水系统和控制系统的数学模型进行耦
联，如图 １所示 ［１１］ ，依托 ＭＡＴＬＡＢ?Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台建立考虑水、机、电耦合因素的可变速抽水蓄能机组
整体仿真模型。
２．１ 引水系统建模
２．１．１ 特征线法基本方程 运用特征线法将描述管道非恒定流的偏微分方程进行转化以实现数值计
＋
－
算。如图 ２所示，ＲＰ为正特征线 Ｃ ，斜率为 ａ；ＳＰ为负特征线 Ｃ ，斜率为－ ａ。

图 １ 定－ 变速抽水蓄能电站结构简图 图 ２ 特征线网络示意图

特征线方程经沿各特征线积分、整理化简后成如下形式 ［１０］ ：
－
＋
Ｃ ：Ｈ ＝ Ｃ － Ｂ Ｑ ，Ｃ ：Ｈ ＝ Ｃ ＋ Ｂ Ｑ Ｐｉ （１）
Ｍ
Ｐ
Ｐｉ
Ｍ
Ｐ
Ｐｉ
Ｐｉ
式中：Ｑ 和 Ｈ 分别为 ｔ时刻管道内 Ｐ点的流量和水头；Ｃ 、Ｂ 、Ｃ 、Ｂ 为运算时的中间变量，其表
Ｐｉ Ｐｉ Ｐ Ｐ Ｍ Ｍ
达式为
{ Ｃ ＝ Ｈ ＋ ＢＱ ，Ｂ ＝ Ｂ ＋ Ｒ Ｑ ｉ － １ （２）
ｉ － １
ｐ
ｐ
ｉ － １
Ｃ ＝ Ｈ － ＢＱ ，Ｂ ＝ Ｂ ＋ Ｒ Ｑ
ａ Ｍ ｉ ＋ １ ｉ ＋ １ Ｍ ｆ Δ ｘ ｉ ＋ １
式中：Ｂ ＝ 为常数，ａ为压力波速；Ａ为横截面积；Ｒ ＝ 为常数，ｘ为沿管路方向的距离，分段
ｇＡ ２ｇＤＡ ２
长度 Δ ｘ ＝ Ｌ?Ｎ（Ｌ为管长，Ｎ为管道段数），ｇ为重力加速度，ｆ为达西 － 魏斯巴赫摩擦系数，Ｄ为管道
内径，计算的时间步长须满足 Ｃｏｕｒａｎｔ稳定性条件，即 Δ ｔ ≤Δ ｘ?ａ。
２．１．２ 管道边界数学模型 特征线法计算时，管道中间网格点同时满足式（１），各点 Ｑ和 Ｈ可直接求
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