含引水和尾水明渠输水的水电站过渡过程分析

鉴于无压明渠的水力特性直接影响含明渠引水式水电站的过渡过程和运行控制,结合有压输水系统的特征线法,采用明渠瞬变流分析的特征隐式格式和相应的边界条件,构建含非自动调节引水明渠、压力前池、尾水池和尾水明渠的引水式水电站的过渡过程分析模型,研究了明渠流水力特性对水电站过渡过程和稳定性的影响。结果表明,在大波动过渡过程中,明渠流水力特性对机组蜗壳进口内水压力和转速极值的影响很小,而尾水渠水力特性及尾水池最低涌波水位决定了尾水管进口的最小内水压力;考虑明渠瞬变流特性的影响,水力干扰下受扰机组的调节品质变化较为明显,而水力-机械系统小波动调节品质变化较小。     

混合式抽水蓄能电站过渡过程研究

为了适应电网发展的需求,具备一定地形地质条件的常规水电站可考虑通过增装蓄能机组扩建成混合式抽水蓄能电站。针对共用引水系统的常规机组和蓄能机组实际运行特点,基于特征线法和瞬变流理论,建立了水力过渡过程计算模型,并结合工程实例模拟了混合式抽水蓄能电站可能发生的多种过渡过程工况,确定了合理的蓄能机组的关闭规律,复核了已建调压室的稳定性。结果表明,通过对新增蓄能机组导叶启闭规律的独立调控,一定程度上可维持混合式抽水蓄能电站输水发电系统的安全稳定,避免增设调节保证设施;蓄能机组导叶关闭时间延长,在降低自身蜗壳末端最大压力的同时,可抑制常规机组甩负荷后的蜗壳末端压力及最大转速上升;对于既有调保措施威胁最大的相继增负荷工况,引用流量较大的常规机组优先增负荷比引用流量较小的蓄能机组优先增负荷引起的调压室最低涌浪值更高,更有利于调压室的稳定运行。     

一洞三机式抽水蓄能机组发电工况甩负荷试验分析

为验证某一洞三机式抽水蓄能机组选型设计的安全性及调节保证计算的可靠性,分别进行一洞一机/两机/三机发电工况甩负荷试验。详细介绍了甩负荷试验注意事项、试验方法及测点布置,对甩负荷过程中的转速、水流压力及机组稳定性等试验数据进行分析,发现各种甩负荷工况下的最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求,转速上升率、蜗壳进口/末端压力上升率及机组振动摆度等指标均随甩负荷的工况负荷或机组台数的增加而变大。对比过渡过程中关键技术参数的现场实测数据与仿真计算结果可知,两者吻合度较高。研究成果为后续抽水蓄能电站水工布置、机组选型及其过渡过程优化设计提供了参考。     

基于精细化模型的水泵断电工况导叶关闭规律多目标优化

为提高可逆式抽水蓄能机组水泵断电工况过渡过程动态品质,提出一种基于抽水蓄能机组精细化模型的导叶关闭规律多目标优化策略,即先建立能精确反映各水力单元水压特性的过水系统模型,采用基于改进Suter变换-BP神经网络的水泵水轮机插值求解机制保证机组转速在极端工况区(驼峰区和反"S"区)的准确求解;然后均衡考虑抽水蓄能机组水泵断电工况下转速上升率和全流道特定节点压力脉动值,提出涉及水力、机械复杂因素的多重约束条件;再将邻域搜索和混沌变异机制引入到改进引力搜索(IGSA)算法中,并对所建模型进行优化求解。仿真结果表明,该策略可为导叶关闭规律优化和水泵断电工况下机组安全稳定运行提供有效的技术指导。     

宁国抽水蓄能电站可行性研究阶段试验大波动过渡过程计算分析研究

抽水蓄能电站具有启停频繁、一机多用、工况变换多的特点.复杂多变的工况引起的水力瞬变过程,因惯性存在及系统中能量不平衡,将引起水道系统内水压力及机组转速的剧烈变化,即产生压力急剧上升或下降及机组转速急剧加快,危及电站的运行,影响机组的寿命.因此,需进行电站运行中各种工况的过渡过程计算.本文依托可行性研究阶段的宁国抽水蓄能...     

大型水电机组调节系统无模型自适应PID控制器设计

水电机组调节系统在水电发电系统中承担着能量转换的重要作用。针对水电机组运行工况复杂多变、控制困难的问题,研究无模型自适应控制（MFAC）理论,设计了一种基于紧格式动态线性化方法（CFDL）的无模型自适应PID控制器（MFAC-PID）。在此基础上,以某电站机组为对象建立其调节系统非线性仿真模型,在550、540、526 m三种水头下,进行了机组开机过渡过程仿真试验。结果表明,与PID控制相比,所设计的MFAC-PID控制器可使开机过程中机组转速超调量、转速上升时间和稳态误差值分别减小56.0%、0.6%、60.0%。此外,当机组工作水头发生变化时,MFAC和PID控制效果变差,而MFAC-PID控制器能保证良好的动态响应品质,表现出更好的自适应能力。     

设进水蝶阀水电站事故飞逸过渡过程研究

为保证水电站运行安全,针对设有进水蝶阀水电站,开展了蝶阀动水关闭的现场试验,建立了过渡过程仿真模型,并利用实测结果验证了数学模型,进而对水电站事故飞逸过渡过程进行了仿真分析,研究了该过渡过程中压力及机组转速变化的特点,分析了蝶阀动作时间、滞后时间及过速保护定值对其过渡过程的影响,结果可为设进水蝶阀水电站事故飞逸过渡过程研究提供参考。     

某抽水蓄能电站~#6机组甩负荷试验仿真与实测分析

在某抽水蓄能电站~#6机组甩负荷试验前,用特征线方法对试验过程中的导叶开度、机组转速、蜗壳末端压力及尾水管进口压力等关键技术参数进行仿真预测,并将仿真计算值与试验实测值进行对比,结果表明数值仿真方法与计算模型的准确性较高;以机组在过渡工况中的工作点运行轨迹为基础数据,分析试验机组在甩负荷过程中的运行状态,探究了仿真数据与实测数据出现差别的内在原因,为后续电站出现类似情况的处理提供了参考。     

机组转动惯量GD2的取值及对水电站过渡过程的影响

论述了水轮发电机组转动惯量的初步计算方法，说明转动惯量的优化应该结合导叶关闭规律优化及其他优化措施一起完成。通过对水电站过渡过程中机组转动惯量与转速上升率和调节时间的敏感性分析，发现转动惯量存在临界点，并且后者的临界值小于前者，验证了导叶关闭规律优化中尽量用足机组转速上升率的合理性。     

某250MW抽水蓄能机组典型大波动过渡过程试验分析

以某250MW抽水蓄能机组为例,开展了水轮机工况甩负荷、水泵工况断电等典型大波动过渡过程试验,验证了机组最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求,以水轮机工况甩额定负荷试验实测数据为基础计算的机组转动惯量满足设计值要求。针对水泵断电过程中机组出现反转的问题,通过优化导叶关闭规律改善了其动态调节品质,并分析了甩负荷过程中水流压力脉动的内在规律。将过渡过程中关键技术参数的现场实测数据与仿真计算结果进行对比分析,表明两者吻合度较高。     

摩擦对水力机组大波动过渡过程影响研究

运用MATLAB/Simulink软件对考虑摩擦和不考虑摩擦时一台水力机组在额定工况下甩负荷运行后的大波动过渡过程的仿真结果进行了比较,讨论了摩擦对电站甩负荷后的蜗壳末端水击压力、尾水管末端转速及水轮机真空度等因素的影响,进而为水电站在大波动调保计算时是否考虑摩擦的影响提供一定程度的参考.理论分析表明,摩擦对大波动过渡过程存在一定影响,但是在一定条件下,这种影响可忽略.仿真结果表明,不考虑摩擦时的水击压力和转速都略大于考虑摩擦时的水击压力和转速.对实际工程而言,这种偏大的计算结果是安全的.     

基于PSCAD的永磁直驱风电机组简化模型研究

针对风电机组的电磁暂态模型求解耗时长、仿真计算工作量大、数值收敛性差等不足,在研究直驱机电暂态及运行控制方式的基础上,利用PSCAD仿真工具构建了直驱风电机组简化模型,并分别在恒定风速、阶跃风速和电网故障三种工况下进行了仿真验证。结果表明,基于PSCAD的直驱风电机组简化模型可行、有效,在保证一定的计算精度下,可大幅提高计算速度,且当风机台数增加时,速度提高更加明显。     

PA6柴油机消磁工况下瞬态特性的仿真研究

用Matlab／Simulink建立了一个基于充满一排空法的PA6柴油机瞬态工作过程模型,用此模型对PA6柴油机调速器、涡轮增压器和进排气管等系统对消磁脉冲的响应进行了分析。分析表明,该模型对稳态工况和瞬态工况都具有较好的预测能力。由此可以提出柴油机在消磁工况下各系统的相应改进方案。     

有调压井水电站甩负荷试验与仿真分析

对于有调压井长引水隧洞水电站,机组甩负荷后,调压井内低频的水位波动决定了机组引水道的压力变化过程,具有一定的特殊性。针对南水水电厂增容改造开展了有调压井水电站甩负荷试验及仿真计算,分析了影响计算与试验结果一致性的主要因素。结果表明,对数学模型及计算参数的修正能使计算结果与试验结果基本吻合,说明目前的数值仿真计算能够反映实际情况,可通过计算分析机组在各工况下的甩负荷过渡过程,优化机组的导叶关闭规律,确保其过渡过程满足调节保证的要求。     

恒速风电机组对电网暂态电压稳定性的影响

基于恒速风电机组的结构,给出风电机组各部分的数学模型,利用仿真软件DIgSILENT/PowerFactory建立恒速风电机组的动态模型,并利用该模型在WSCC 3机9节点算例中仿真恒速风电机组并网运行时因风速变化引起的电网电压波动,通过极限切除时间分析恒速风电机组并网对电网暂态电压稳定性的影响,并与接入相同容量的同步机组进行比较。结果表明,恒速风电机组的接入降低了电网的暂态电压稳定性,且接入恒速风电机组装机容量越大,电网的暂态电压稳定性越差。由此提出改善恒速风电机组并网后电网暂态电压稳定性的建议。     

参与电网调频的风电机组线性变参数变桨控制策略

风电机组参与调频时其输出功率的调整将改变风电机组变桨动作的风速范围,同时由于桨距角调节气动功率的灵敏度随风况变化,使得传统PI变桨控制难以适用于风电机组参与调频时的复杂工况,出现风电机组转速振荡问题。提出一种基于线性变参数(Linear Parameter Varying, LPV)系统的风电机组变桨控制方法,对风电机组模型进行线性化,根据风速和桨距角的变化范围进行凸分解,得到其具有四面体结构的LPV模型,通过求解不同平衡点处的线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality, LMI)设计出相应的变桨控制器。仿真结果表明:与传统PI变桨控制相比,LPV变桨控制能有效减小转速的波动,降低低速轴载荷以及减小桨距角的波动程度,验证了该控制策略的有效性和先进性。     

叶片开度对贯流式水轮机飞逸过程的影响

为有效降低水轮机飞逸过程中机组的振动问题,通过水轮机试验模型改变导叶开度和桨叶开度对水轮机过渡过程进行研究,分析了多个监测点的压力、频率流量等工作参数的变化情况.结果 表明,由于转速和流量的增加,水轮机在导叶开度60°和桨叶开度4°运行时振动最为强烈,水轮机在低频时振动剧烈.由于受到导叶和桨叶动静影响,转轮出口振动强烈...     

抽水蓄能机组双机甩负荷试验分析

抽水蓄能电站工况转换频繁,水力过渡过程关乎整个电站的安全运行和供电品质,一管双机甩负荷是大波动水力过渡过程,对其进行试验分析具有重要意义。为此,分析多个抽水蓄能电站一管双机甩负荷试验数据,统计了转速和蜗壳压力上升率范围,为以后制定相关标准和调节保证计算提供参考;并分析了某抽水蓄能电站一管双机甩50%、75%、100%负荷的试验结果,结果表明该电站转速和蜗壳压力上升率与其他统计电站相近,可为其他电站的类似试验提供参考。     

中低比转速混流式水轮机空化与水力振动分析

针对中低比转速水轮机空化、振动问题比较突出的现象,以大桥电站水轮机为例,采用分离涡模型(DES)对其进行了三维CFD计算,得到了活动导叶、转轮和尾水管内的压力分布、速度分布及压力脉动特性。结果表明,转轮空化发生在叶片出水边靠近下环的区域,与实际情况相符;机组在高水头、大开度工况下,振动更突出,振动频率为机组旋转频率的整数倍,表明振动主要由转轮造成,而非尾水管涡带引起的。