侧式短进出水口水力试验及体型优化

本文结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验任务,对侧式短进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失、库区流态等水流特性进行了水力模型试验研究。对原设计体型成功进行了优化,使各项水力参数达到比较理想的效果,解决了抽水蓄能电站侧式短进出水口在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题。     

侧式进/出水口及邻近围堰环流消除优化研究

抽水蓄能电站侧式进/出水口施工完成后,往往对其施工围堰采用不完全拆除方式,从而形成残留围堰。当水库运行水位较低时,进/出水口前方水面在残留围堰和地形的影响下,很可能出现不利环流现象。这种不利环流,在出流工况下易造成进/出水口前方水面波动较大,在进流工况下易诱导进/出水口上方形成有害漩涡。本文以潍坊抽水蓄能电站下水库侧式进/出水口为例,采用数值模拟方法,探寻改善围堰附近水流流态的有效措施。为消除围堰附近的环流,对围堰平台的坡底线进行优化,比较各体型优化效果并进行物理模型试验验证。研究表明：侧式进/出水口前存在残留围堰时,进流工况库区水面流态平稳,出流工况围堰附近容易形成不利环流;对称的残留围堰不会避免环流的产生;当残留围堰平台坡底线角度与明渠扩散角度保持一致,可以降低环流强度,水流可平顺均匀地向库区扩散,水流条件有较大改善。本文研究成果可为同类型抽水蓄能电站侧式进/出水口围堰设计提供参考。     

抽水蓄能电站竖井式进出水口水力试验研究及数值模拟

竖井式进出水口在抽水蓄能电站上库的应用和研究情况在国内较少。本文结合某抽水蓄能电站上库模型试验任务,利用模型试验及数值计算方法,对某体型进出水口的发电和抽水各种工况下的进出水口流速分布、水头损失、旋涡等水流特征进行了分析研究。从堰型和防涡梁角度进行了体型优化,提出了阶梯防涡梁的优化体型。该研究内容,对于双向水流的流道研究,具有重要的参考价值。     

反坡段对侧式进/出水口水力特性影响研究

对于抽水蓄能电站侧式进/出水口,因进/出水口底高程低于库底高程,进/出水口与库区设反坡明渠连接,反坡坡比的大小将影响进出水口水力特性。目前缺乏反坡坡比建议值指导进/出水口设计,本文通过数值模拟研究了6种不同坡比1:1 ~ 1:6对进出水口水力特性的影响。结果表明,对于进/出水口水头损失系数、拦污栅断面流速分布只有在进流工况下坡比对两者存在一定影响。对于进/出水口流态,进流工况,各坡比在进/出水口内部调整段上方均形成了一定高度的回流区,坡比越小,回流区面积比也越小,当坡比小于1:3时,明渠反坡段未出现回流。出流工况,各坡比中、边孔均在反坡段上方出现回流现象,边孔回流区长度模数大于中孔,并且坡比越小,回流区长度模数越大。同时随着坡比由1:1到1:6逐渐减小,平台段水流向库区扩散更加均匀。反坡坡比范围在1:3 ~ 1:4时,进/出水口可以获得较好的水力特性。     

淹没扩散出流不稳定现象研究

抽水蓄能电站上水库的进出水口,在抽水工况下,各个水平分流孔口的出流类似于矩形扩散管嘴的淹没出流。针对国内某一在建的抽水蓄能电站上库进出水口的模型试验;采用先进的量测手段,获得了大量进出水口拦污栅处的三维流速资料,发现出水口的水流流态是不稳定的,除随机的脉动外还存在不稳定的摆动:对各流速分量进行了频谱分析和相关性分析,得出各分量的摆动频率和脉动频率及其互相关系数。研究成果可作为进出水口拦污栅设计的参考。     

抽水蓄能电站侧式进/出水口数值模拟

侧式进/出水口作为目前抽水蓄能电站的主要形式,具有双向水流的特点.本文采用雷诺应力紊流模型(RSM)对侧式进/出水口进行了三维紊流数值模拟,数值计算结果得到了物理模型试验结果的验证,并对三孔侧式进/出水口分流墩间距进行了优化,来流不均匀性对分流的影响进行了定量描述,对弯道后水流的不均匀性进行了探讨.     

不对称地形下进/出水口明渠段环流特性研究

为研究不对称地形下明渠段内的环流特性,以一抽水蓄能电站上水库为研究对象,对引水明渠内部的流场进行了详细的数值模拟分析。研究发现,由于明渠前方及两侧的地形边界不对称这类不利地形条件,明渠内产生了较大范围的环流,不仅影响明渠内的水流流态,还降低了各进/出水口拦污栅断面水流的均匀性,属不利的水流现象。针对这一情况,提出通过加大明渠连接段长度并扩大明渠一侧开挖范围可以使环流位置远离进/出水口,在一定程度上改善明渠内的水流流态,降低拦污栅断面水流不均匀程度,减小环流的不利影响。本文研究成果可以增大抽水蓄能电站进/出水口选址的灵活性,避免大范围的开挖,为抽水蓄能电站明渠布置方案的设计提供有益的参考。     

抽水蓄能电站竖井式出水口三维数据模拟

盖板竖井式进 出水口是抽水蓄能电站采用的形式之一 ,出流工况的水力学问题是其难点问题。本文利用三维k ε紊流数学模型 ,针对西龙池抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进 出水口 ,研究了抽水工况出流时竖井扩散段、孔口附近的流动特性 ,探讨孔口底板附近反向流速的成因。数值计算结果得到了物理模型试验结果的验证     

西龙池抽水蓄能电站竖井式进出水口水力学试验研究

西龙池抽水蓄能电站上库拟采用设盖板的竖井式进／出水口，这种型式在国内大型工程中应用较少。本文通过物理模型试验对这种竖井式进／出口的水力特性进行了探讨，包括发电和抽水两种工况下进／出水口流速分布、水头损失、漩涡等。     

侧式进/出水口流动分离现象研究

抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点,若进/出水口体型设计不当,出流时扩散段易发生流动分离现象,导致拦污栅断面流速分布不均,甚至出现反向流速。本文利用Realizable k-?紊流模型,针对进/出水口出流扩散时的流动分离现象,探讨了垂向扩散角?和水平扩散角?对流动分离的重要程度,垂向扩散角对减弱流动分离、消除拦污栅断面反向流速起主导作用。在此基础上,考虑设计标准对过栅流速的要求,在孔口面积不变的条件下,研究了出流时垂向扩散角对流动分离和孔口流速分布的影响。当隧洞雷诺数Re≤2.7×107、垂向扩散角?≤2.0°时,扩散段无明显的流动分离现象,拦污栅断面不出现反向流速。研究成果对侧式进/出水口的设计和运行具有指导意义。     

高原高寒地区并网光储电站设计与运行研究

西藏地处高原高寒地区,太阳能资源极其丰富,建设光储电站有利于改善当地电源结构。然而,高原高寒的恶劣环境对光储设备影响较大。通过对西藏电网结构和日喀则市太阳能资源进行分析,评估建设光储电站的可行性;以朗明桑珠孜50 MW并网光储电站为例,提出适用于高原高寒地区的光储电站设计方案;以光储电站日弃电量最小为目标,进行储能容量配置;并结合光储电站运行数据对电站设计方案进行验证分析。研究表明：光储电站的设计方案在高原高寒地区具有适用性,50 MW光伏发电系统配置12.5 MW/100 MW·h电池储能较为合理,单日可减少约60 MW·h弃电量。研究结果可为高原高寒地区并网光储电站的设计提供参考。     

许家崖水库溢洪道消能防冲方案模型试验研究

许家崖水库溢洪道中的水流为低弗劳德数水流,消能不充分是这类工程布置中的普遍问题。此外,溢洪道进口后方的弯道一定程度上恶化了溢洪道中的流态。为了得出更为合理的布置及消能防冲方案,通过模型试验的方法,从底流消能和挑流消能两个方面,分别对原设计方案进行优化,在各种优化方案的基础上对比了单级消力池消能方式、两级消力池消能方式和挑流消能方式之间的水流流态和消能效果,最终推荐挑流消能方式为工程较为经济合理的消能形式。     

竖井式进/出水口数值模拟策略研究

数值模拟在抽水蓄能电站进/出水口水力设计中的应用日趋广泛,但网格尺度的差异和不同湍流模型的选用均会对数值模拟结果产生影响。为准确、定量地评估二者的影响,本文以西龙池抽水蓄能电站竖井式进/出水口为例,针对3种网格尺度,采用4种常用湍流模型,在进流和出流工况下,对比分析了网格尺度对水头损失系数、流速不均匀系数等水力指标的影响。选用网格收敛指数定量评价各湍流模型在3种网格尺度的数值模拟误差,用以确定合理的网格尺度,在此基础上分析4种湍流模型的适用性。结果表明,在3种网格尺度下各湍流模型的计算结果均处于解析解的渐近域内,且当孔口网格由0.05D加密至0.03D时,数值模拟误差降低最明显。Realizable 模型对进流和出流工况的水力指标预测均较准确,与试验值的相对误差均达到5%。研究成果可为进一步提高进/出水口计算精度提供参考。     

苏州中压直流配电工程设计方案及仿真验证

随着中压柔性配电技术的发展,基于电力电子技术的柔性直流配电网在相位和频率同步、灵活控制、线损等方面较交流配电网有着一定的优势,但在技术的成熟性、稳定性以及成本等方面还存在不足。针对苏州中低压直流配用电系统示范工程的中压直流配电网网架,在传统环型与辐射型结构的基础上,通过技术经济比较采用基于单母线分段“双端环型”网架结构设计方案;为适应故障穿越的主动控制需求,发挥改进型网架结构供电方式灵活的特点,提出采用半桥换流站+混合桥换流站的非对称主站设计方案;结合换流阀参数设计与系统接地方式,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了系统仿真模型,对工程设计方案的可行性及故障处理能力进行了仿真验证,为示范工程方案设计与设备选型提供分析依据。     

智能断路器Profibus总线系统设计

介绍了基于Profibus—DP的智能断路器总线系统的设计方案,阐述了系统主站和从站的实现方法。在带CAN总线接口的智能断路器上增加CAN／Profibus—DP协议转换器,由协议转换器和智能断路器组成Profibus—DP智能从站;主站采用WinCC组态软件实现对从站的监测和控制。该系统满足输配电管理网络化、自动化要求。     

竖井式进/出水口工程尺度SPH方法模拟研究

抽水蓄能电站是清洁能源体系的重要调节设施,进/出水口的水力特性直接影响抽水蓄能电站运维和收益。抽水蓄能电站竖井式进/出水口水力特性的数值模拟多采用基于网格的欧拉方法,但由于弯管段体型突变,导致孔口区域流场计算精度下降。为了克服欧拉法网格畸变的不足,本文尝试无网格的拉格朗日光滑粒子流体动力学SPH方法对含弯管段的竖井式进/出水口水力特性进行工程尺度精细模拟。结果表明,通过GPU硬件加速,实现了工程尺度的千万级粒子数SPH模拟计算,结果精度较高;对比模型试验结果,发电/抽水工况下上水库至直管段水头损失系数模拟相对误差为15.79%和19.51%,孔口断面流速不均匀系数模拟相对误差为6.30%和3.20%;对比PIV测量结果,弯管段模拟结果一致性较高,但扩散段流动分离现象较明显;对比不包含弯管段的Fluent计算结果,导流锥附近无漩涡且孔口回流区域面积更小。研究发现,相较于欧拉法,SPH方法更清晰地模拟流动分离、二次流等复杂紊流现象,且在局部体型突变处模拟更贴近实际流动特征,具有较大模拟应用潜力。     

抽水蓄能电站水沙调度研究

泥沙问题在抽水蓄能电站的设计中一直比较突出,主要是泥沙引起的库容损失和水泵水轮机的磨损问题。本文以滦河干流上丰宁抽水蓄能电站为例,采用多目标规划的思想方法对抽水蓄能电站泥沙问题进行研究,通过建立的水库多目标规划模型,对抽水蓄能电站拦沙库的补水能力和泥沙淤积进行模拟计算,分析与比较不同调度方案下拦沙库的有效库容和防沙效果,选出优化调度的实施方案,提出解决此类电站泥沙引起的库容损失和水泵水轮机磨损的应对措施,指导解决工程建设实际问题。     

塔上光通信中继站在特高压电力线路中的应用

提出了在特高压输电线路超长站距传输过程中,简化中继站规模并将其直接架设于线路铁塔上的设计方案。对该方案的可行性进行了分析,描述了其系统组成、系统模型、现场及模拟测试结果,分析了其经济实用性,为解决电力系统特高压超长距光通信问题提供了一种新思路。     

±800kV特高压换流站交流站用电系统设计优化分析

站用电系统是换流站的重要辅助系统设施之一,是换流站安全可靠运行的重要保证。该文综合考虑施工和运维的可靠性、便利性,以某±800 kV换流站为例,从负荷分配、屏面布置、电缆敷设等方面对交流站用电系统设计提出了设计优化思路和建议。负荷分配方面,明确了双电源负荷的主用电源和备用电源,以保证每个动力中心的负荷在两段工作母线上的平衡配置;屏面布置方面,对开关布置、负荷接入和开关预留提出了优化方案,以方便施工和调试;电缆敷设方面,优化了站用电室电缆沟道方案以提升沟道容量。     

运用4W E/M接口实现通信站电源远方监视

为解决对远端无人值守通信站点的电源监视，文中提出了一种电源监视系统设计方案。该方案运用PCM设备4WE／M接口上的E、M线，实现了监视信号的实时传输，并对告警设备及其功能进行了介绍。