水力发电机组在负荷突变下的瞬态切换调节

电力负荷小波动情况已经成为水力发电机组运行时频繁出现的运行工况,为此,主要研究了水轮机调节系统(HTGS)在负荷突变情况下的瞬态切换调节和过渡过程调节稳定性评价问题。提出在适当时间将HTGS从PID调节切换到PI调节,定义了多因素稳定性指标M。从定性和定量角度证明此方法有效性,并分析了不同切换时间下的调节效果。在过渡过程的中期(t_s=10 s～13 s)将HTGS从PID调节切换到PI调节,可以减小机组波动,使机组快速达到稳定。相较于PI和PID调节,机组在10 s切换时系统不稳定程度可以降低4.5%和7.1%。     

联合运行水电站水力机械系统小波动稳定性研究

推导了水电站联合运行条件下的系统等效惯性时间常数、总出力变化以及机组控制方程,结合水电站实际工程的水道布置及机械特性,分别建立了系统的小波动稳定理论分析模型和小波动过渡过程时域仿真模型。通过理论分析,给出联合运行条件下系统的稳定性特征,采用数值仿真,模拟了负荷扰动时系统参数的小波动过渡过程,并与孤网条件下单个水电站的稳定性及调节品质进行了比较。结论表明:相对于孤网运行,水电站联合运行可增加系统的稳定性,改善系统的调节品质,联合运行改变了机组的调节方式,系统总出力与负荷平衡,机组无需保持自身出力为常数;联合运行时,调速器参数可在系统稳定域内选取相对较小值,在保证系统稳定的前提下,可加快调节过程,改善调节品质。     

巴基斯坦玛尔水电站水力过渡过程计算研究

根据玛尔水电站引水系统的特性和选定的机组参数进行了大波动及小波动的过渡过程计算,经计算分析后提出的机组及调速器参数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,确保电站安全稳定运行。     

构皮滩输水系统小波动特性及稳定对策研究

水电站调压室结构体型对流道流态和水力损失影响明显,也影响到电站的安全稳定性。通过对构皮滩机组及调压室在不同调节参数下的波动特性进行数字分析研究,提出了机组及调压室的调节稳定区域和小波动稳定对策,从动态特性品质及稳定要求出发,给出了不同水头及不同尾水系统水力损失下的调速器优化参数,就尾水系统水力损失对稳定域的敏感性进行了分析,并提出了最优化的运行方式。     

基于振动特性试验的大型混流式机组稳定性分析与评估

针对五强溪水电厂机组运行过程中振动摆度过大等设备问题,设计了混流式水电机组振动特性试验,以试验结果为依据,对混流式机组运行稳定性进行全面分析与评估。通过机组高、中、低多水头段的稳定性试验,分析了机械因素、电气因素、水力因素等振源对机组稳定性的影响;通过机组的大负荷调节试验,研究了调节过程对机组稳定性的影响;通过机组大负荷调节与稳态运行工况对比分析研究、开停机过渡过程分析研究,评价了过渡过程机组稳定性能,并在此基础上,提出了五强溪电厂机组优化运行措施,可保障设备安全稳定运行。     

白鹤滩尾水隧洞明满流对水电站稳定性的影响

白鹤滩水电站单机容量为1 000 MW,规模居世界第二。对于水电站而言,引水发电系统的稳定性尤为重要,而该水电站的尾水隧洞存在着明满流现象,严重影响到了引水发电系统的稳定性。为此,采用特征隐格式下的虚拟狭缝法,分析了尾水隧洞内不同流态对机组稳定性及尾水调压室水位波动的影响。分析结果表明：当明满流段流态为明流时,可以加速调压室水位波动收敛,有利于输水系统的稳定;当流态为明满过渡流时,其压力脉动现象会导致机组调节品质变差,不利于输水系统的稳定。此外,明满流段的长度对机组调节品质影响很小,长度的选取不受输水系统稳定性限制。研究成果可为类似输水系统设计和研究提供参考。     

不同容量水电机组AGC策略研究

大型水电站和中小型水电站在电网中承担的发电任务不同,扮演的角色不同,这就要求自动发电控制(AGC)在分配负荷时采取的策略有所不同。AGC作为水电厂并网发电必备功能之一,既要确保水电厂发电安全,还要考虑机组调节稳定性和各种防误措施。这不仅对水电机组安全十分重要,而且对于电网安全非常有利。文中分析了不同类型(容量、振动区)水电机组在接受调度指令时,AGC的分配负荷策略,分析了避免多机组频繁调节策略、机组躲避振动区策略等。     

大容量冲击式水电站水轮机折向器的协联控制

水轮机折向器有触发式和协联式两种控制方式,对冲击式水电站冲击式水轮机折向器的两种控制方式进行了大、小负荷扰动稳定性计算分析.结果表明:冲击式水轮机仅靠缓慢动作的喷针开闭及仅作为事故保护的折向器快速动作来调节,不能满足电网负荷大波动时稳定运行的要求,只有折向器与喷针协联动作,共同参与负荷调节,才能解决调节稳定性的问题;当冲击式水电机组容量占电网的容量相对较大时,冲击式水轮机折向器的控制方式应采用协联式控制.     

三峡电站变顶高尾水洞水力过渡过程试验研究

为了逼真复演三峡地下电站变顶高尾水洞内水击波动流态过程和较精确测试大波动调保参数与小波动机组性能的稳定性,应用模型水轮发电机组对电站设阻尼井的变顶高尾水洞进行了水力过渡过程试验研究。结果表明,大波动时,水击波在变顶高尾水洞内传播一个来回过程,1 min即可衰减,各项调保参数均可满足设计要求;小波动时,机组的稳定性能较好;设置阻尼井对提高变顶高尾水洞运行的安全度是必要的。三峡地下电站已安全稳定运行了3 a,实测数据表明,模型试验成果与原型观测较一致。     

基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究

运用Hopf分岔理论对变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性进行研究。首先建立水轮机调节系统非线性数学模型,其中改进的引水系统动力方程可更准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性,据此模型进行非线性动力系统Hopf分岔的存在性、分岔方向等的分析,推导得到系统发生Hopf分岔的代数判据;然后利用代数判据绘制了系统的稳定域,并分析了系统在不同状态参数下的稳定特性;最后利用稳定域分析了变顶高尾水洞在机组负荷调整下的稳定性工作原理。结果表明:变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔是超临界的;明满流引起的水流惯性变化在机组减负荷时对系统的稳定性有利、增负荷时对系统的稳定性不利,明流段水位波动的作用对于系统的稳定性在增、减负荷下都是有利的。     

黄河沙坡头水利枢纽工程机组过渡过程计算分析

摘要黄河沙坡头水利枢纽位于宁夏电网末端(卫宁地区电网)，电网容量相对较小，灯泡贯流式机组6D。值相对较小，因而机组在大、小波动过渡过程时能否在电网中稳定运行，是决定电站是否采用灯泡贯流机组的先决条件。同时，枢纽机组同时甩负荷时对上游河道的涌浪会产生影响，介绍了电站大、小波动计算及各机组的水力干扰情况，同时对上游库区的涌浪进行了模拟计算。     

小浪底水电厂机组无功功率波动问题分析

2005年12月2日，小浪底水力发电厂2号机组并网运行时出现无功功率波动现象。机组励磁系统的运行状况直接影响机组的稳定运行。引起机组无功功率变化的因素是多方面的，电网的潮流变化可以引起机组无功功率的变化，机组调节系统的工况恶化也可以引起机组无功功率的变化。通过现场设备切换对比和信号闭锁实验，确定了引起机组无功功率波动的原因是机组有功功率的波动，为机组无功功率波动分析提供了一个新思路。     

盖孜水电站引水系统水力过渡过程分析

盖孜水电站采用接上游电站尾水"清水不下河"的布置方式,在系统中承担与上一级电站同步调峰任务,该引水系统具有高水头、长距离及非恒定流的特点。本文通过不同控制工况下的水力过渡过程对机组关闭规律进行比较计算,确定出机组最短关闭时间为13s。小波动过渡过程计算分析系统的小波动过程总是稳定。水力干扰计算采用频率调节运行时,正常运行的机组轴力矩发生水力干扰,但未超过控制标准。分析结果可为引水系统布置、机组参数选取等提供设计依据。     

定-变速抽水蓄能机组调相-发电过渡过程动态特性研究

可变速抽水蓄能作为一种较新的机组形式,在参与电网调相调频、功率调节等方面相对传统定速机组具有独特优势。调相-发电过程作为抽水蓄能机组应对风光等间歇性可再生能源波动的典型过渡过程,对过流部件压力波动及机组运行稳定性有显著影响。目前抽水蓄能电站中广泛采用的一管多机布置形式存在水力干扰现象,一台机组的工况变化会影响其他机组的运行。同时,变速机组的引入会使机组展现出与传统机组不同的水力动态特性。为深入探究调相-发电过渡过程中不同机组布置形式下复杂管道系统的水力动态特性及相关稳定性问题,结合工程数据,基于特征线法和S函数等方法构建三种不同机组组合形式下一管双机抽水蓄能机组模型。针对不同机组布置形式,分别探究不同动作间隔下机组的蜗壳压力、尾水管压力及调压井流量等水力因素的动态特性及其对蓄能机组稳定性的影响。定量分析结果表明：在调相-发电工况下,工作水头及蜗壳压力先下降后上升,尾水压力、下游调压井水位及流量呈现正弦式衰减振荡;3种组合形式中定速-变速机组组合稳定性效果最佳,变速-变速组合的水力波动最大。本研究为定、变速组合的抽水蓄能电站安全稳定运行提供一定的理论依据。     

三峡右岸电站AGC安全性策略

水电站自动发电控制(AGC)首先需确保安全,尤其是三峡右岸这样的超大型电站,不仅要考虑各种防误措施,还需考虑超大容量机组调节稳定性,这对于电网安全至关重要.文中介绍了H91900 V4.0的AGC程序对于三峡右岸电站负荷平稳调节而采取的特殊措施.引入有功补偿调节策略,有效地保证了超大型机组开机、停机、跨越振动区过程的平稳调节,最大限度地减少了可能造成的电网负荷波动;修正等容量有功分配策略,兼顾了效率优化和减少机组磨损;水头滤波处理,考虑了水头可能出现的各种异常情况.另外,对于双机切换、功能切换采用相应措施,并对机组有功调节结果进行监视,防止机组调节失败而偏离有功设定值.这些措施经实践证实是行之有效的.     

大型灯泡贯流式水轮发电机组负荷波动故障的分析及处理

灯泡贯流式机组转动惯量小、工作水头低、过机流量大,且是导叶、桨叶双调节,速动性能较好。但稳定性是影响到机组安全运行的关键因素,负荷波动导致机组运行稳定性恶化是该类型机组常见的故障,本文对灯泡贯流式机组负荷波动的原因进行了分析,介绍了处理过程和研究方法,对解决同类故障具有参考价值。     

水电站小波动过渡过程的稳定性评价分析

现代电力系统对于水电站机组的稳定性要求越来越高,其中,孤网或小网下的过渡过程小波动稳定性是一个重要内容,很多规范要求对水电站进行小波动稳定性计算,如何对小波动稳定性的计算结果进行评价和计算结论是否能满足电网的实际需求,是迫切需要面对的问题。文章通过工程实例分别采用时域法和频域法对水电站进行过渡过程小波动仿真稳定性计算,并对其计算结果作出比较分析和评价建议,其研究结果为小波动过渡过程稳定性评价提供了理论依据。     

白鹤滩水电站输水发电系统水力干扰稳定性分析

由于白鹤滩水电站单机容量巨大,机组运行水头变幅大,且尾水隧洞流态复杂多样,因而水力干扰过渡过程的分析与控制是保障系统安全稳定运行的重要前提。基于有压输水系统特征线法,引入明渠水流分析的特征隐式格式,推导得到尾水隧洞明满流计算分析模型,同时考虑调速器频率调节模式,构建了输水发电系统稳定性分析和调控模型,对白鹤滩水电站输水发电系统水力干扰稳定性进行了分析。结果表明:考虑尾水系统多流态特性的白鹤滩水电站输水发电系统水力干扰过渡过程是稳定的；随着机组运行水头的增大,尾水系统由全线有压状态过渡到明满流和明流流态,有压段长度缩短,尾水调压室水位和尾水系统动态过程的衰减加速,有利于改善受扰机组的调节品质；两种不同的机组型号均能满足输水发电系统水力干扰稳定性要求,且受扰机组调节品质基本一致。     

水电站调压室的稳定性研究

调压室的几何形状与断面尺寸是和水头损失是密切相关的,减少尾水调压室的水头损失是优化调压室系统设计的重要内容之一.对待建及已建电站的调压室的稳定性进行分析,具有非常重要的现实意义.文章讨论了"理想"调速器情况下,忽略压力管道水流、机组和负载频率的调节过程中,调压室所需满足的断面要求.最后,重点探讨了不同水位波动情况对调压...     

下福水电厂调速器远甩问题及解决

水电站调速器担负着机组的开停机操作、机组功率的调节,以及机组发生事故时的紧急停机等。因此,调速器运行的稳定性,关系着机组的安全稳定运行。下福水电厂安装3台灯泡贯流式水轮发电机组,其调速器在应用过程中出现过远甩问题。结合该电厂的实际情况以及调速器的具体性能,分析了调速器出现远甩的原因并提出了解决方法,提高了机组调速器运行的稳定和可靠性。