基于FFT-LSTM的抽水蓄能发电机定子匝间短路故障诊断方法

定子短路故障是抽水蓄能发电机常见的故障之一,其会对发电机的性能和安全性产生严重影响,为确保抽水蓄能发电机安全稳定运行,提出基于FFT-LSTM的抽水蓄能发电机定子短路故障诊断方法。建立抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障模型,分析定子绕组匝间短路故障时,发电机定子电、磁相关状态。以抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障时的三相电流信号为依据,基于磁势相等原理将三相电流变换成两相电流后,利用FFT转换定子两相电流的时域信号为频域信号,获取故障电流频谱图输入LSTM网络中进行处理,输出抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障诊断结果。实验结果表明,该方法可以更好地区分抽水蓄能发电机正常与故障状态,实现抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障诊断,且故障诊断的交叉熵损失低。

抽水蓄能电站防沙措施研究

以典型抽水蓄能电站为研究对象,开展了水库防沙措施研究。针对复杂工程条件,在分析各种防沙布置措施的基础上,考虑以沉代拦、导沉结合,提出导沙堤和尾水明渠相结合的防沙布置型式。经过数值模拟和物理模型验证,该型式减少过机泥沙效果明显,水力学参数合理。研究成果可为类似工程规划、设计和运行提供参考。

大型抽水蓄能发电电动机变压器组保护的研发与应用

针对抽水蓄能机组的特点,本文给出了发电电动机变压器组保护的配置方案;介绍了基于采样数据源分区的全工况保护算法,满足抽水蓄能机组保护算法的需求;提出了抽水蓄能机组工况综合判别方法,引入断路器、电气隔离开关以及监控信息的双位置辅助接点,同时设计了一种状态机机制、电气量辅助判别和开关位置报警功能,保证了抽水蓄能机组工况识别的准确性和可靠性;介绍了一种电气量和开入量综合判别的相序保护方案。研制的发电电动机变压器组保护装置已在300MW抽水蓄能机组投入应用,应用效果良好。

励磁系统交流侧接地对转子接地保护的影响

励磁系统交流侧接地将引起注入式转子接地保护、乒乓切换式转子接地保护误动作。本文介绍了一起相关案例,并对引起误动的基本原理进行了深入分析和定量计算,总结了励磁系统交流侧接地引起采样数据变化的典型特征,提出了关于缩小转子接地保护定位范围的思考。当转子一点接地保护动作后,应首先根据采样数据的变化,对故障点位于励磁系统交流侧还是直流侧做出初步判断,缩小故障定位范围,为快速查找故障提供决策依据。

基于DEM的陕西省中小流域设计洪水软件开发

为规范和高效简捷地计算暴雨推求设计洪水,避免烦琐的查表和手工计算,针对陕西省中小流域设计洪水软件的空白,研发了基于DEM(Digital Elevation Model)的暴雨推求设计洪水的软件。该软件利用不同历时的点暴雨均值和变差系数等值线图生成DEM数据源,点选可自动获取工程所在位置的所有参数。采用推导的数值解法对产流过程和汇流过程进行程序开发,实现了陕西省无资料地区中小流域设计洪水计算的可视化高效计算和快捷规范的输出,显著提高了计算精度和工作效率。该软件算法和开发方法可推广应用于全国其他省市中小流域无资料地区设计洪水的计算。

水风光大基地资源分析要求和方法

近年来,由于“极热无风”“晚峰无光”“云来无光”“冬季枯水”甚至极端天气导致的“汛期反枯”等气象问题加剧了能源保供的压力,能源开发方式将不能局限于单一能源品种,而应呈现多能互补方式,清洁可再生的“水风光”多能互补开发,可以最大程度地带动流域内风光资源的开发利用,弥补新能源发电的出力不足,是保障电量可靠供给的有效方式。水风光资源的特性与时空分布是水风光多能互补规划设计和调度运行的基础与依据,本文首先论述了水风光资源特性及其评估方法,进而开展对水风光互补特性的研究,最后针对水风光大基地在规划设计和调度运行中的资源分析方法进行论述。

以可再生能源为主的能源系统

能源是人类社会生存和发展的物质基础。人类自从大规模化使用主化石能源,推动了经济社会的高速发展,由于温室气体排放的快速增加,导致气候变化加剧,从而威胁到了人类社会的可持续发展,因此,构建基于以可再生能源为主的能源系统,是人类使用能源的努力方向,这需要从以下几方面入手,逐步加以实现。

水风光储一体化系统中储能平抑出力波动效果评价研究

随着新型电力系统的发展,风能、光能等高比例新能源的联网运行是实现其大规模开发利用重要途径,也是在双碳政策背景下节能减排的重要方式。由于风电和光伏出力具有极强的随机性与不可控性,高比例的风电与光伏接入电网势必会产生巨大的波动,从而降低电能质量,给电网运行带来许多不便。如何既能高比例地消纳风电与光伏,又能尽量减少其并网产生的不利影响成为一项重要课题。本文建立了风电、光伏及水电的出力模型,分析了不同情景下的出力特点与趋势,根据其出力的强不确定性、间歇性与周期性的特点,计算不同组合方式下的组合能源系统出力数据并对比分析。以某水电站为例,建立以水电调节为主的水风光发电系统,并在其中加入超短期储能装置,研究发现此组合能源出力系统可以很好地平抑出力波动并达到出力最高,且经济效益良好。

梯级开发对生态环境的影响

生态良好的河流上建坝对生态的负面影响大,而生态较差的山区河流上建坝改善生态。三峡和葛洲坝阻挡洄游鱼类,改变水文影响鲤科鱼类产卵。西南河流梯级开发与河狸建设的水坝和堰塞坝群的影响类似。青藏高原、云贵高原、黄土高原的河流下切导致地质灾害频发,堰塞坝群把河流阶梯化、消减灾害能量。在下切河流上建设梯级坝群符合自然规律,具有自然坝群相似的减灾效果。水库群形成串糖葫芦栖息地,支持较高生物多样性。高原河流梯级开发既减少灾害,又改善生态。

智能化水电建设中的“智慧化度”评估方法探讨

为进一步引导和规范水电智慧化建设,提高智慧化建设的效益,制定水电智慧化度评估机制、推广水电智慧化度评估方法逐渐成为水电智慧化建设中一项重要的组成部分。本文围绕多个新建水电项目和现有水电站的智能化、智慧化改造的实施,在建立面向智慧化度评估的智能发电信息化分层模型的基本架构基础上,探讨了两种智慧化度的评价方法,在详细给出两种评价体系具体内容的同时分析了其各自的优缺点,给出了评价方法的选择倾向。

抽水蓄能电站运行与维护

为全面落实党中央、国务院关于“双碳”的有关部署,充分发挥抽水蓄能在能源转型中的基础性作用,有必要对抽水蓄能电站运行稳定性等方面技术问题开展研究。抽水蓄能是目前全球公认的最成熟、最可靠、最清洁、最经济的储能方式,其工作原理是在用电低谷时期将水由下水库抽至上水库,将电能转化为水的势能;在用电高峰期将储藏的水势能转化为电能供给电网满足生产需求。

水电机组调速系统控制与仿真

水电机组是电力系统重要的可调节电源,水电机组根据电网调度要求和电网频率变化情况,及时快速地调整水电机组的输出功率,以满足电网有功功率平衡和频率调节的需要。水轮机调速器是实现电网一次调频和自动发电控制(AGC)的关键设备。为了满足《水轮机调节系统并网运行技术导则》和各电网调度部门对AGC和一次调频考核的要求,提高水轮机调速器性能,在调节模式、控制算法、控制参数优化等方面开展了大量的研究。

抽水蓄能电站重要螺栓安全质量控制技术研究

随着“双碳”目标的提出,构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统势在必行。但是由于风电、光伏的随机性和波动性,对电网的适应性和可靠性提出了更高的要求。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,加快发展抽水蓄能,是构建新型电力系统的迫切要求。根据国家规划,到2025年,我国抽水蓄能投产总规模达6200万kW以上;到2030年,投产总规模将达1.2亿kW左右。

智能化水电建设与发展

我国的水电智能化建设的蓬勃发展带来了水电行业在生产系统、管理信息系统、技术管理体系等方面的全方位进步,正进一步向着“灵活、高效、智能”的方向发展。

大规模水风光互补调度模式探析

光伏发电具有昼发夜停的特点,日内出力过程呈“钟型”;风力发电出力随机性强,并呈现反调峰特点。通过水电调节平抑风电和光伏发电的随机波动,水风光互补利用是支撑“双碳”目标实现的有效途径。在此背景下,针对现有水风光电源并网接入场景,分析了我国典型水风光清洁能源互补开发形式,探析了大规模水风光电源依托电网互补和打捆互补调度模式,对比分析了两种调度模式的优缺点,并对大规模水风光互补调度关键技术进行展望,为将来大规模水风光互补利用提供参考。

新型储能技术进展及应用分析

对新型储能技术进展与应用情况进行了综述。通过分析现阶段国内外储能技术发展情况,梳理了机械储能、电化学储能、电磁储能、储热技术、氢储能科研方面的进展情况,对比了不同储能技术的效率、优缺点与应用场景,总结了2023年我国储能行业的发展情况,为新能源行业的工作者提供参考。

抽水蓄能电站与新型储能技术经济性比较

“双碳”目标提出后,能源领域迎来了新的发展契机,“十四五”期间抽水蓄能和新型储能均获得了快速发展。在新型电力系统中储能电源占据重要位置,不同电源品种的市场空间与其经济性相关,基本由经济性决定了发展规模。本文为对比研究抽水蓄能和电化学储能的经济性,采用平准化度电成本来进行比较分析。抽水蓄能可以较全面满足电力系统安全运行的要求;电化学储能是电力电子设备,无法提供转动惯量,系统调用时需要和其他电源组合使用,灵活性较差。本文分析了两者技术经济性的差异,并转换为计算参数的差异,抽水蓄能平准化度电成本0.207元/kWh,电化学储能平准化度电成本0.563元/kWh,是抽水蓄能的2.7倍。当电化学储能投资降低、充放电次数增加等情景下,其平准化度电成本依旧数倍于抽水蓄能,说明抽水蓄能技术经济性全面优越于电化学储能。

变速抽水蓄能机组功率优先控制模式的运行稳定域分析

变速机组相较于传统定速机组在运行和调节中具有快速、高效、灵活和可靠等优点。然而变速抽水蓄能电站刚刚起步,其在有功功率调节过程中的运行稳定性需要进一步研究。本文中基于MATLAB和Simulink作为主要工具研究变速抽水蓄能电站在有功功率调节中的动态稳定性。首先,建立了一个变速抽水蓄能电站的水-机-电耦合的数学模型。然后,建立13阶状态矩阵用于理论研究系统的动态稳定性,并进行时域模拟进一步验证和分析,验证了理论矩阵和数学模型的有效性和合理性。结果表明,变速抽水蓄能机组在并网条件下的有功功率调节的过程中,可能面临失去稳定性的风险,这是定速机组不会出现的新问题。因此,在变速抽水蓄能电站的设计和运行过程中,需要重点关注系统特性参数与控制参数的匹配问题。研究结果可为提高变速抽水蓄能电站调节稳定性提供技术参考。

低水头宽变幅抽水蓄能机组水泵水轮机泵工况优化研究

本文针对国内某低水头抽水蓄能电站宽水头变幅特点,基于CFD优化方法对水泵水轮机模型进行水力性能研究。该电站运行水头变幅达到1.565,远超出同水头段定速抽水蓄能电站水头变幅,水力设计难度极大。在相对导叶高度b0/D1=0.185基础上对水泵水轮机进行优化设计,通过数值模拟方法对水泵水轮机整体性能进行预估。对比分析设计方案对宽水头变幅的适应性,同时兼顾水泵与水轮机工况的能量匹配关系,最终JFP20水泵水轮机方案达到了项目要求,研究成果可为今后中低水头宽变幅抽水蓄能机组水泵水轮机的参数选择和水力设计提供参考。

水轮发电机受失磁保护限制的最大进相深度的预测模型研究及软件开发

发电机进相运行存在多种限制因素,进相深度的限制判据是由多种因素组成的综合判据,运行人员难以掌握,只能退出失磁保护压板。而发电机进相运行作为一种正常工况,将机组的保护直接退出显然是不合理的。本文从坐标变换原理出发,介绍一种基于PC端程序的发电机进相实验与失磁保护配合校验方法,可自动计算给定条件下的最大进相深度,并分析低励限制与失磁保护的配合正确性,防止发电机进相运行因进相深度过大而非正常停运,无需退出失磁保护。