基于大数据的智慧水电云平台研究

为满足水电行业对信息化数据存储、计算和分析的巨大需求,研究与设计了基于大数据的智慧水电云平台。该平台接入多源数据,实现了多系统的数据共享;设计从数据到应用的全栈平台架构,提高了系统的可用性,减少了数据的冗余;基于智能算法对设备进行状态评估与故障诊断;基于微服务思想,开发应用系统,使得平台易于扩展。该架构可适用于所有水电厂、集控中心及生产管理单位,已在多个水电厂应用。

大容量发电机出口断路器在线监测及诊断技术研究

文章分析了大容量发电机出口断路器在线监测诊断技术的原理、诊断技术研究的关键和难点、主要创新点和发展方向,通过在线监测数据,对发电机出口断路器内部缺陷进行电磁场–温度场–流体场耦合分析,展示断路器触头电流分布、触头温度分布、气室温度扩散情况,以期提高大容量发电机的整体使用质量,减少其出现问题的概率。

基于EMD-ABOD的大坝异常监测数据识别方法研究

大坝监测数据普遍存在异常值,对异常数据进行识别和剔除,可保持模型的稳定性和可靠性,并提高模型的预测或分类性能;同时,可及时发现异常情况,以保证系统的安全运行。因此,将基于角度的异常值检测算法(ABOD)引入大坝监测异常数据识别,首先通过经验模态分解(EMD)提取监测数据的高频本征函数,然后对由高频本征函数构成的新数据进行异常数据识别。对长河坝沉降监测数据的验证结果表明,与其他方法相比,EMD-ABOD可有效提升异常数据识别的准确性。

发电机组低负荷下的SVG无功补偿技术应用分析

低负荷运行容易导致发电机组无功功率不足、电压不稳定等问题,影响电力系统的稳定性和可靠性。探讨了在发电机组低负荷条件下应用静止无功发生器(SVG)技术进行无功补偿的途径。分析了SVG在维持电压稳定、改善功率因数以及减轻低负荷运行对发电机组的不良影响等方面的表现和有效性,并通过实验和仿真开展评估验证。

基于SVR与BP神经网络的水电机组瓦温预测

基于支持向量回归和反向传播神经网络算法,结合实际生产经验,对水电机组运行过程中轴瓦温度以及影响其变化的主要因素进行关联映射,建立相关映射模型,通过对比模型预测精度,优选模型对实时轴瓦温度进行预测。有效实现水电机组瓦温的智能实时预测,一定程度上解决了传统瓦温监测中阈值预警判断信息单一的弊端。

大型混流式水轮机转轮应力研究综述

混流式水轮机转轮的裂纹问题,降低了转轮的使用寿命,给机组运行带来了安全隐患,也是制约大型机组宽域运行的主要因素之一。混流式水轮机在低负荷工况的水力稳定性,决定了其运行的安全稳定范围。而叶片裂纹的产生及发展,与叶片在不同工况下的应力特性密切相关。本文总结了混流式水轮机裂纹出现的不同原因,分析了裂纹处理及预防的不同案例,详细对比了三种转轮应力研究方法的不同,最终对大型混流式水轮机转轮应力的研究前景做了总结和展望。

采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性研究

发电机在运行中由于热和机械力的作用,引起片间绝缘损坏,造成短路,在短路区域形成局部过热,会危及机组的安全运行,因此对发电机定子铁芯进行损耗试验有重要意义。为解决现有试验方案在进行大型机组试验时绕线困难等问题,本文提出了一种采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的方法。采用ANSYS Maxwell建立仿真分析模型,通过对幅值相同、频率不同的励磁电流下的铁芯发热情况进行分析,论证了采用异频电流法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性。

水电机组励磁系统阶梯式预测控制方法

随着我国“双碳”目标进程的加快推进,水电机组朝着大容量、高水头、长输水系统的方向发展,对调节控制品质提出了更高要求。励磁系统是水轮发电机组的重要调节控制系统,其良好的控制性能在提高现代电力系统的稳定运行水平与抗风险能力方面起到举足轻重的作用。本文开展了水电机组励磁系统先进控制方法研究,建立了具有仿射非线性特性的凸极同步发电机励磁系统及其互联电网数学模型。引入了阶梯式预测控制思想,提出了一种励磁系统的非线性预测控制方法,详细阐释了励磁预测控制中状态预测、滚动优化和反馈校正等环节的设计原理。开展了IEEE标准3机9节点系统的短路故障暂态稳定仿真实验,对所提出的励磁预测控制算法进行验证。验证结果表明:所提励磁预测控制算法相较于传统方法在机组电压和功角稳定方面具有更佳的控制效果。

梯级水库回水末端弯道取水工程泥沙淤积特性研究

由于上下游梯级电站运行方式的协调性对取水河段的河床演变影响较大,导致水库回水末端弯道河段泥沙淤积特性复杂,通过比尺为λl=λh=100的推移质、悬移质正态模型试验,结合上下游电站的运行方式,探索取水河段的泥沙淤积规律,对梯级水库回水末端弯道取水河段的泥沙淤积特性进行了研究。结果表明,推移质泥沙主要淤积在河道右岸(凸岸),位于河道左岸(凹岸)取水工程蘑菇头布置位置无推移质泥沙淤积;当上下游电站运行不协调,悬移质将在取水河段落淤,由于扰流作用,取水口蘑菇头局部范围无泥沙淤积;安全敏感性分析表明取水工程的安全性可以得到保证。

风电机组雷电保护系统研究

针对风电机组结构特点,分析了雷击可能导致的热效应、机械效应、电位暂态、电磁感应及地电位反击等危险因素。结合国内外防雷等级标准,设计了风电机组的防雷策略,包括叶片和机舱的外部防雷设计,以及叶片和机舱内部防雷系统的安装位置、方式及参数优化,并考虑了接地系统,旨在最大程度减少雷击可能造成的影响,确保风机安全运行。通过综合防雷设计,风电机组的可靠性和安全性将得到提升,为实现清洁能源目标提供了有力支持。

特高土心墙堆石坝坝基防渗体渗流-溶蚀特征研究

针对渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的渗流与溶蚀问题,构建了以孔隙水压力、固相钙浓度与钙离子浓度为自由度的水泥基材料渗流-溶蚀耦合模型。以长河坝工程为背景,研究了特高土心墙堆石坝的渗流溶蚀特征,探讨了渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的失效标准,预测了坝体的服役年限。渗透溶蚀效应降低了坝体的防渗能力,服役100 a后坝体浸润线逸出点将较初始时刻抬升1.95 m;随着服役年限的增加,覆盖层、副防渗墙的渗透坡降增加,心墙、主防渗墙和防渗帷幕的渗透坡降降低;水泥基材料固相钙溶蚀相对严重的区域集中在两道防渗墙中下部、固结灌浆靠下游侧及防渗帷幕,靠近复合土工膜和高塑性黏土的坝基防渗体溶蚀程度较低。从固相钙的分解率、渗透系数、渗流量、渗透坡降和边坡稳定等角度分析,认为考虑渗透溶蚀效应时长河坝的服役年限约为68.3 a,降低主防渗帷幕的初始渗透性可较为有效地延长坝体服役年限。特高土心墙堆石坝坝基水泥基结构渗透溶蚀效应不可忽视,其设计、运行及维护应充分考虑水泥基材料的渗透溶蚀效应。

大型水电机组动平衡试验研究

针对大型水电机组转子质量不平衡引起的振动问题,提出了一种基于动载荷平衡建立离心力方程的分析处理方法。该方法利用大量现场试验样本数据,采用回归分析法对传统经验试配重公式进行了修正,得到了精确的回归系数,确定试配重质量;加试配重块,通过试配重前后变转速试验测试结果对比,找出不同转速下振动相同的平衡点,建立离心力方程;通过对离心力方程的计算求解,得到总的动不平衡质量。以某水电机组为例,对提出方法的有效性进行试验验证。结果表明,与传统方法相比,该研究提出的方法能快速和有效处理动平衡问题。

基于消能坎技术的水轮发电机尾水系统超低频振荡抑制方法研究

基于某水电站的持续超低频振荡问题,进行了现场测试实验,排除了调速系统参数设置不合理因素和励磁系统问题原因。测量分析该水电站的尾水系统,确认该水电站尾水系统的构造与超低频振荡有密切的关系。提出在流道中增加消能坎的技术方法,通过水力阻抗法,探讨了在该尾水系统中增加消能坎方案的可能性,并通过流通特性、尾水流道数值仿真,证明了消能坎技术在解决尾水系统中的超低频振荡的可能性。

长河坝水电站特高心墙堆石坝双防渗墙渗流控制特性反演分析

为高效反演模型渗流参数,建立有限元模型,采用多因素敏感性分析法研究了长河坝水电站特高心墙堆石坝坝基渗流控制特性对防渗系统各材料以及表层基岩的渗透系数的敏感性。结果表明:表层基岩和主防渗帷幕的渗透系数对双防渗墙各自阻挡水头比例影响较大,极差分别为0.174和0.125;其余材料渗透系数影响较小,敏感性由强到弱排序为副防渗帷幕、副防渗墙、主防渗墙、砾石土心墙;基于此结果的反演计算值与实测值之间误差不超过5%,满足工程应用要求。

基于健康指数法的水电站延寿评估效益研究

中华人民共和国成立之后建设的第一批水电站已逐步到达国家规定的发电许可年限,但随着水电工程技术的成熟,各水电站的设备管理水平也有了质的飞跃,在机组经历了数次大修,并且对设备进行升级改造后,至今仍然保持着良好的运行能力。本文以EA公司的健康指数算法为基础对发电机组各设备当前健康情况进行评价,然后结合木桶原理,进行发电机组今后可运行寿命的综合评估。本文以广西西津水电站为例进行计算和评估,证明了在进行水电站延寿评估时该方法是合理的,并且通过延寿评估后,可以使清洁能源更加合理的利用,也优化了水电资源的配置效率。

500MW级冲击式水轮机设计制造可行性研究

针对适用于西藏地区高水头条件的大型冲击式水电机组,从服务国家战略考虑,大唐集团开展某水电站单机容量从250MW优化到500MW级冲击式机组的科研攻坚。通过组织国内相关单位进行科技创新攻坚,从水轮机水力设计、不锈钢转轮锻件制造、转轮锻焊工艺等方面探索500MW级冲击式水轮机设计制造可行性,对于推动制造业的科技创新,突破技术短板,实现产业链整体升级具有重要作用。

基于多目标粒子群算法的水电机组一次调频性能分析及参数优化

针对目前南方电网区域内存在水电机组在某些工况下出现一次调频实际负荷调整量达不到理论值进而造成一次调频被考核的情形,先对某机组原始运行数据进行处理,通过计算一次调频实际负荷调整量和实际调差率,观察其是否达到理论值,进而找出一次调频过程合格的工况区域,在一次调频过程合格的工况区域内选取特征工况点,并采用基于Pareto优化准则的多目标粒子群算法寻找最优的PID参数。仿真结果表明,优化后的PID参数相较于调速器实设参数可使得机组具有更为优良的一次调频性能指标。

水轮发电机不同材料灭磁电阻特性研究

发电机组常采用灭磁电阻进行灭磁,不同灭磁电阻具有不同的电气特性。分析了水轮发电机灭磁过程,并利用电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立了水轮发电机灭磁仿真模型,在考虑转子铁芯饱和对灭磁过程影响前提下,对不同类型电阻的灭磁性能进行了比较。仿真结果表明,非线性灭磁电阻的灭磁性能优于线性灭磁电阻,为发电机灭磁电阻的选型、设计、制造及故障分析提供了参考。

基于RCM的水轮发电机组检修策略研究

目前,水轮发电机组均采用计划检修的模式,该检修方式存在过修和成本过大等问题。为了提高水轮发电机组检修决策的科学性,本文将以可靠性为中心的检修(RCM)理论引入水电检修行业,提出了基于RCM的水轮发电机组检修决策工作程序和基于风险优先数(RPN)的检修决策方法。实例说明,本文提出的方法适用于水轮发电机组检修策略的制定,在一定程度上提高了检修决策的科学性。

转桨式水电机组一次调频贡献电量影响因素研究

针对转桨式水电机组一次调频贡献电量的影响因素,建立转桨式水电机组模型,采用阶跃频差输入信号作为模型的频率输入,分别对调速器开度闭环模式下不同调速器参数以及不同水头工况进行了一次调频过渡过程的仿真计算分析。结果表明减小一次调频人工死区和永态转差系数、微分系数时,转桨式水电机组一次调频贡献电量比例增大,特别当微分系数降为零时一次调频贡献电量比例最大;增大比例系数和积分系数也可增大一次调频贡献电量比例,但前者比例增加较小;在机组类型方面,转桨式水电机组贡献电量比例与水头高低无直接关系,而与各水头下的导叶、桨叶协联关系相关,数据表明协联关系曲线越陡,一次调频贡献电量比例越大;另外,在时间因素上,一次调频动作时长与贡献电量比例呈正相关趋势。研究成果指出了上述控制参数及工况对转桨式水电机组一次调频贡献电量比例的影响规律,对优化转桨式水电机组一次调频运行质量,提高一次调频贡献电量达标率具有指导意义。