面向图形系统的水电站过渡过程程序编码问题的研究

基于面向图形系统的水电站过渡过程程序 ,提出了新的编码原则。

水电站过渡过程计算中的反击式水轮机边界条件及迭代收敛条件

探讨了水电站过渡过程数值计算中水轮机边界条件基本方程及其迭代算法稳定性问题,从理论上推导出两种迭代算法的收敛判别条件。得到反映水流动能(或惯性)与势能比值的收敛判别变量T,当水流势能占优势时,即T≤1,第一迭代算法收敛;当水流惯性占优势时,即T>1,第二迭代算法收敛。这两个条件互补,从而证明反击式水轮机边界条件是全范围内可求解的。该判别条件已经在实际工程计算中得到验证和运用。

基于进化策略的水电站水力过渡过程优化方法研究

本文针对水电站水力过渡过程多目标优化计算,建立了相应的数学模型,将进化策略和水电站过渡过程数值计算特征线法相结合,探讨了用于求解该模型的全局优化方法。该方法从多个初始点开始并行寻优,不仅适应于水力过渡过程各种工况对导叶启闭规律的优化,而且可以同时对机组转动惯量和调压室阻抗孔大小进行优化。工程实例计算表明,应用进化策略优化水力过渡过程是可行、高效的。

超长引水隧洞上下游双调压室电站水力过渡过程计算研究

为研究长引水隧洞水电站的运行稳定性,结合巴基斯坦Neelum Jhelum水电站,建立了封闭管道不定常流动模型,给出了水轮发电机组以及阻抗式调压井的边界条件,优化了机组导叶关闭和启动规律,根据优化结果,进行了过渡过程计算分析,计算表明:选定的机组参数和导叶关闭规律既能满足引水系统在极端工况下甩负荷的要求,也能满足机组负荷调整时转速的稳定性要求,还能满足机组并网后负荷变化时对稳定性的要求,为电站引水系统的设计提供了参考依据,也为电站后期经济、安全优化运行提供了理论依据。

导叶关闭规律对水电站流道压力分布特性影响

水电站过渡过程中,不同导叶关闭规律对流道压力值及分布特性有较大影响,特别对引水道短、断面尺寸大的坝后式水电站,可能造成同一断面的压力不均问题,危及水电站的安全。为探求不同导叶关闭规律对坝后式水电站流道压力空间分布特性的影响,以典型坝后式水电站三峡右岸水电站为研究对象,通过水电站过渡过程全流道压力特性三维数值模拟及自定义的压力特性差异分析法,对比不同导叶关闭规律下的水电站流道典型断面压力空间分布差异。结果表明:采用三段导叶关闭规律更能限制转轮最大转速,而采用两段导叶关闭规律使得流道同一断面的压力分布更为均匀,从而对流道有利,能保证水电站的安全稳定运行。

导叶分段关闭对过渡过程影响的研究

该文讲述水轮机组甩负荷时,通过采取分段关闭导叶的措施,降低水击压力和机组转速上升,以改善机组的大波动过渡过程,达到把压力上升和转速上升控制在规范允许范围内的目的。

导叶关闭规律非线性评价函数及多工况优化

基于多目标优化基本理论,建立了一种针对导叶关闭规律优化问题的非线性评价函数,并根据导叶关闭规律优化的特点,采用遗传算法建立了导叶关闭规律的多工况优化模型.运用建立的评价函数与优化模型,对某实际电站进行了导叶关闭规律优化计算,并与采用线性评价函数的优化结果进行了比较分析.采用线性评价函数优化的导叶关闭规律,机组最大速率上升值为49.4%,与控制值50%接近,安全余量仅为0.6%,但蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别为4.717和2.812 m,相对较大;采用非线性评价函数,不需要试算权系数,仅需要给定各优化目标的控制要求即可得到优化的导叶关闭规律,虽然蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别减小到2.501和1.765 m,但机组最大速率上升值为46.1%,安全余量提高到3.9%,各目标的安全余量分配比较平均.基于非线性评价函数的多工况导叶关闭规律优化得到的结果虽然对单个工况不一定是最优解,但能保证所有工况的各优化目标均能满足控制要求且安全余量分配比较平均,比单工况优化结果更符合实际控制要求.

基于自适应遗传算法的水轮机导叶关闭规律优化计算

首先建立水轮机导叶关闭规律优化计算的数学模型,然后将自适应遗传算法和水电站过渡过程数值计算特征线法相结合,建立一种用于求解该模型的全局优化方法。该自适应遗传算法采用实数编码,并根据个体适应度不同对交叉概率和变异概率进行自适应调整,使群体中的优良个体不易被破坏,同时又保证了种群个体的多样性,从而提高了算法的优化效率。工程实例计算表明,应用自适应遗传算法优化水轮机导叶关闭规律是可行、高效的。

多目标优化算法求解导叶关闭规律问题

针对目前的单目标优化方法没有均衡考虑导叶关闭规律各目标分量的问题,综合考虑影响导叶关闭规律优劣的水击压力、机组转速和尾水管最大真空度这三个因素,将导叶关闭规律优化问题抽象为含有多个自变量和极值点的多目标优化问题,构建导叶关闭规律问题的多目标优化模型,并使用实数编码的遗传算法求解导叶关闭规律的多目标优化问题,遗传算法不依赖于问题的具体领域,具有很强的鲁棒性,实数编码的方式可以避免算法解码时的时间消耗,正交设计法生成的初始种群个体分布均匀,有助于维持种群的多样性。使用基于遗传算法的多目标优化方法求解导叶关闭规律问题,与遗传算法优化结果相对比,实验结果表示了本文所提算法的有效性。

基于模拟退火算法的水轮机导叶分段关闭规律优化

为了解决水电站过渡过程中输水系统水锤压力和机组转速上升难以协调控制的问题,保证电站安全运行,建立了一种水轮机导叶关闭规律非线性优化模型,该优化模型可以调整各控制参数的重要程度并应用于多工况优化.基于水力瞬变计算的特征线法,应用模拟退火算法对该优化模型进行计算,寻找满足调节保证计算要求的较优关闭规律.结合工程实例,针对蜗壳末端最大压力和机组转速最大上升率2种控制工况,比较导叶一段直线关闭和二段折线关闭的数值计算结果,并应用模拟退火算法对折线关闭规律进行优化.使用优化后的关闭规律进行过渡过程计算,蜗壳末端最大压力、机组最大转速上升率和尾水管进口最小压力均满足调保计算要求,且安全裕量较大.结果表明,模拟退火算法可以快速优化导叶关闭规律,且算法稳定性较好,安全裕量分配合理,为类似工程的导叶关闭规律优化提供了新方法.

水轮机导叶开启和关闭规律探讨

为了使各项参数满足水电站水力过渡过程中调节保证计算的要求,选择合理的水轮机导叶启闭规律至关重要,合理的启闭规律不仅能使水电站安全稳定地运行,而且也更加经济可靠。结合某水电站工程实例,采用特征线计算方法,借助于过渡过程计算软件,对水锤的压力波动和调压室的涌浪波动进行联合计算。计算结果表明,开启时间选择临界值30 s,关闭规律选择两段折线关闭时,能有效地使蜗壳末端压力、机组转速升高率以及调压室的涌浪水位等参数满足控制标准。该结果可为合理地选择导叶启闭规律提供重要的依据。

引水发电系统的图形模拟及参数设计

根据水电站引水发电系统布置的特点和水电站过渡过程数值计算的实际需要,用面向对象方法实现对水电站引水发电系统的图形化模拟以及图形化物理参数输入,并提出以动态编号方法以及子管线组合为基础的自动编码方法,实现了引水发电系统拓扑关系的自动建立,开发出适合普通水电站设计人员使用的水电站过渡过程可视化计算软件。