励磁系统均流在线监测装置设计

基于励磁系统整流装置运行过程中测量均流系数的必要性,针对发电机励磁系统提出一种均流系数在线监测装置的设计方案,结合规程规范的测量要求,智能识别机组励磁运行工况,更准确地判断均流系数是否满足条件.本文系统地描述了均流在线监测装置的设计原理,可为励磁装置安全稳定运行提供实时的保障.     

无刷励磁旋转整流器电流波形分析及其故障的微机识别

研究了无刷励磁同步电机旋转整流器正常或故障工况时，交流励磁发电机 电枢电流变化过程,并为旋转整流器运行工况的计算机识别提供了一种有效方法。     

用油膜电阻法监测水轮发电机组轴承的运行工况

一、前言众所周知,水轮发电机的导轴承(上导和下导)是发电机组的主要部件之一,其运行情况的好坏直接影响到整个机组的运行状态。发电机组在正常运行时都要时时刻刻监测轴瓦的温度,以便了解轴承的运行工况。因此提高监测质量、更新检测方法具有十分重要意义。用油膜电阻法监视水轮发电机组导轴承的运行工况,可弥补传统监测方法的     

高液位污水系统入流入渗评估方法与诊断研究

降雨导致的入流入渗(RDII)是城市污水管网普遍存在的问题，影响城镇排水系统的正常运行，高效、可靠的入流入渗评估与重点区域诊断方法是实现城镇污水处理系统提质增效的重要手段。南方平原河网城市的污水系统经常处于“雨天憋水停泵”的非正常运行状态，此时基于流量数据的常规RDII评估方法无法适用，因此，在传统流量评估基础上，通过引入合理的指标建立一套更具适用性的RDII评估方法意义重大。以一个非正常运行的高液位污水系统为研究对象，根据管网拓扑关系开展了为期8个月的数据监测，共获取流量、液位、电导率3个指标，并依据天气条件将监测数据分为3种工况，通过不同工况下流量与液位数据的对比，评估管网RDII的情况，并进一步依据电导率数据开展了初步的RDII的区域定位工作，识别出发生入流入渗的高可能性区块。     

感应电机定子温度监测的一种新方法

定子绕组温度监测是电机安全运行的重要保障。文中比较了两种温度监测方法，提出了一种新的定子电阻估计方法，从而可以直接得到电机定子绕组的温度。感应电机稳态运行时，具有转子磁链与电流矢量正交的特性。而由于定子电阻估计误差的存在，使得电压型磁链观测器得到的磁链与电流并不正交，由此可推导出实际的定子电阻。由于定子电阻直接反映其绕组温度，适用于各种运行工况，因此文中提出的定子温度监测方法可以作为电机过热保护的一种辅助措施。     

水轮发电机组在线监测中的瀑布分析技术研究

随着在线监测技术的普及,越来越多的水电厂安装了机组在线监测系统,但除了显示简单的机组运行参数数值外,如何通过在线监测系统得到更多有效的机组健康信息,一直是研究中的课题。本文主要介绍了在水轮发电机组的在线监测中,如何对实时数据进行瀑布分析,得到机组运行过程中测量信号的频率成分随时间或工况变化的规律,有效解决了实时监测中显示数据过于独立、难以发现机组运行特性和隐含故障的问题。     

移动荷载识别的一种快速算法

基于移动荷载识别理论并根据移动常力轴载特点,提出了一种用于准确识别移动常力轴载的快速算法。两轴12种组合工况和多轴10种组合工况的荷载识别仿真计算结果表明：该快速方法的计算量不足时域法的1/2,识别精度很高且基本不受噪声影响,尤其对于多轴荷载识别,该快速算法效率更高,这对于桥梁移动荷载的在线识别十分有利。     

发电机定子绕组的连续在线局部放电监测

采用在线局部放电（PD）测量监测定子绕组绝缘状况已是众所周知。在线PD测量随时间的发展趋势成果，常常能使维护人员发现电动机和发电机中正在发展的定子绝缘问题，并在故障发生前采取纠正措施。但运行的旋转电机的PD测量可受湿度、温度、端电压和负荷等工况的影响。因此，为了提供可靠的趋势性的数据，在类似电机的运行工况下取得读数非常重要。在偏远的发电厂中或在周期性频繁改变工况的抽水蓄能电机组上，要保证工作人员能在理想工况发生时取得PD读数，可能既费时也费钱。介绍了一种自动局部放电监测系统的研制，此系统永久性地与相关的电机传感器相连，其配置可在满足适当工况时采集PD数据。叙述了该系统的工作原理，以及从至今已收集到的30台水轮发电机的数据取得的某些成果。     

Uranus-2008在线检测系统在塔尕克一级水电站的运用

塔尕克一级水电站是一座新建的引水式径流式电站,发电运行后,因泥沙磨损引起水轮机组振动、摆动过大,严重影响机组的安全稳定运行,通过Uranus-2008在线检测水轮机状态跟踪检测,经监测和分析,调整运行工况,保证了机组安全稳定运行。     

水电站边坡坍塌堆积体边坡稳定与变形分析

坍塌堆积体是许多水利水电工程中难以避开的工程地质问题,其稳定与否事关水电站坝址选择、建设成本、运行安全等,是设计中必须特别关注的问题;然而现有的室内和现场试验手段确定坍塌堆积体力学参数难度极大,为可靠评价其稳定性带来了很大的不确定性。以西部某水电站坍塌堆积体边坡的变形监测资料为基础,开展了大量的资料分析和反演计算研究,得到了堆积体的强度和变形参数以及湿化变形参数,预测了蓄水过程中边坡的变形趋势并计算了正常和非正常运行工况下的安全系数以及各工况下边坡失稳的变形阈值,为依据边坡位移监测资料判断其稳定性提供了重要依据。     

A Derivative-Free Hybrid Optimization Model for Short-Term Operation of a Multi-Objective Reservoir System Under Uncertainty

Short-term operation of a multi-objective reservoir system under inflow uncertainty has been receiving increasing attention, however, major challenges for the optimization of this system still remain due to the multiple and often conflicting objectives, highly nonlinear constraints and uncertain parameters in which derivative information may not be directly available. Population-based optimization methods do not rely on derivatives while generally have a slow convergence. This study presents a hybrid optimization model for short-term operation of multi-objective reservoirs under uncertainty that is derivative free and has a relatively fast convergence. The model incorporates a local improvement method called Mesh Adaptive Direct Search (MADS) into a population-based method NSGA-II and has no requirement for differentiability, convexity and continuity of the optimization problem. The operation of a multi-objective and multi-reservoir system on the Columbia River under inflow uncertainty is used as a case study. Overall, the hybrid model outperforms optimization models based on either the NSGA-II only or the MADS only. The model is intended for conditions where derivative information of the optimization problem is unavailable, which could have a wide array of applications in water resources systems.     

长江上游控制性水库群联合调度及水资源影响分析

针对长江上游控制性水库群联合调度问题,建立了大规模混联水库群联合优化调度模型,并提出离散微分动态规划(DDDP)和逐步优化算法(POA)相结合的混合方法,实现大规模混联梯级水库群联合优化调度问题的高效求解。在此基础上,结合流域长系列历史径流资料,进行了长江上游控制性梯级水库群调度模拟,分析了联合调度的发电效益;并在此基础上,结合相关研究成果,探究并分析了梯级水库群建成投运后,联合调度对流域水资源的影响。成果表明,梯级水库群的建成及联合调蓄对于长江中下游枯水期的流量补偿效益十分明显,供水、航运以及压咸补淡等综合效益十分显著。     

Multiple Hydropower Reservoirs Operation by Hyperbolic Grey Wolf Optimizer Based on Elitism Selection and Adaptive Mutation

Multiple hydropower reservoirs operation is an effective measure to rationally allocate the limited water resources under uncertainty. With the rapid expansion of water resources system, it becomes much more difficult for traditional methods to quickly yield the reasonable operational policy. Grey wolf optimizer, inspired by the wolves’ hunting behaviors, is a famous metaheuristic method to resolve engineering optimization problems, but still suffers from the local convergence and search stagnation defects. To alleviate this problem, this study proposes a hybrid grey wolf optimizer (HGWO) where the hyperbolic accelerating strategy is introduced to improve the local search ability; the adaptive mutation strategy is used to diversify the swarm; the elitism selection strategy is used to enhance the convergence speed. The experimental results show that the HGWO method can produce better solutions than its original version in several test functions. Then, the HGWO method is applied to resolve the optimal operation of a real-world hydropower system with the goal of maximizing the total generation benefit. The simulations indicate that the HGWO method produces satisfying scheduling schemes than several control methods in terms of all the statistical indicators. Hence, with the merits of superior search ability, rapid convergence rate and gradient information avoidance, HGWO proves to be a promising alternative optimization tool for the complex multireservoir system operation problem.

     

An Effective Approach to Long-Term Optimal Operation of Large-Scale Reservoir Systems: Case Study of the Three Gorges System

A new approach for optimization of long-term operation of large-scale reservoirs is presented, incorporating Incremental Dynamic Programming (IDP) and Genetic algorithm (GA) . The immense storage capacity of the large scale reservoirs enlarges feasible region of the operational decision variables, which leads to invalidation of traditional random heuristic optimization algorithms. Besides, long term raised problem dimension, which has a negative impact on reservoir operational optimization because of its non-linearity and non-convexity. The hybrid IDP-GA approach proposed exploits the validity of IDP for high dimensional problem with large feasible domain by narrowing the search space with iterations, and also takes the advantage of the efficiency of GA in solving highly non-linear, non-convex problems. IDP is firstly used to narrow down the search space with discrete d variables. Within the sub search space provided by IDP, GA searches the optimal operation scheme with continuous variables to improve the optimization precision. This hybrid IDP-GA approach was applied to daily optimization of the Three Gorges Project-Gezhouba cascaded hydropower system for annual evaluation from the year of 2004 to 2008. Contrast test shows hybrid IDP-GA approach outperforms both the univocal IDP and the classical GA. Another sub search space determined by actual operational data is also compared, and the hybrid IDP-GA approach saves about 10 times of computing resources to obtain similar increments. It is shown that the hybrid IDP GA approach would be a promising approach to dealing with long-term optimization problems of large-scale reservoirs.     

嵌套短期弃电风险的水光互补中长期优化调度研究

传统水光互补中长期调度模型未考虑光电的短期随机波动性,忽略了短期弃电风险,由此制订的调度规则难以有效协调光电消纳与流域水资源综合管理。本文提出嵌套短期弃电风险的水光互补中长期优化调度方法。首先,分析水电与光电联合运行过程中可能产生的弃电情形,并对弃电损失进行量化;其次,基于日调度模型的多情景分析制订中长期弃电损失函数,以定量表征水电出力与光伏弃电率之间的关系;最后,将弃电损失函数嵌套在中长期优化调度模型中,推导互补系统的适应性调度规则,识别水库年末消落水位关键控制因子。以龙羊峡水光互补工程为实例,研究表明:(1)弃电损失函数呈S形,水电出力过低或过高均不利于光电消纳;(2)月末水位/库容为输出变量、可用能量为输入变量的调度函数能较好地指导水光互补中长期调度;(3)互补情景下水库年末消落水位受年初水位、当年水流入能和当年水电站发电量显著影响,而受光伏年发电量影响较小。     

特征线法及其变体在水轮机及引水系统非线性建模中的对比研究

建立引水系统的水力变化模型是水电机组非线性建模和仿真中的重要内容,同时水力因素对水轮机调节系统过渡过程的影响也是研究机组和电网稳定性时需要系统性考虑的主要问题。本文提出了一种改进的特征线法,针对水轮机及引水系统建立了包含基本特征线法的联合非线性模型,以及包含可选水击模型的模块化非线性模型,以开展特征线法及其变体的对比研究,为今后水轮机调节系统的大小波动仿真提供一定的理论指导。在此基础上,以国内某大型水电站机组孤网运行模式为例,在频率和负载的大、小扰动作用下,研究了刚性和弹性水击、特征线法及其变体模型的仿真结果,分析了各模型计算的瞬时水头的差别,得出了不同模型参数的调节规律和影响效果。结果表明,在大小波动条件下不同引水系统模型对于机组水头变化趋势的描述基本一致,仅在局部极值附近的计算结果有所差别,且在大波动条件下较为明显,但可通过调整具体的模型参数减小这种差别。     

水库群优化调度中的结构分析方法研究进展

在我国水库群规模日益庞大、功能结构日益复杂化的背景下,结构分析方法在水库群优化调度模型求解中占据越来越重要的地位。为全面梳理不同结构分析方法的适用性和优劣性,以及为复杂结构水库群优化调度提供高效的结构分析方法,基于水库群优化调度60余年来的研究成果,分别阐述了顺序模拟法、蓄供水判别式法、效用均衡理论法、聚合-分解法和水力关联矩阵法5种结构分析方法的研究进展。顺序模拟法逻辑直观、普适性强,蓄供水判别式法能够对发电调度中水库群的蓄供水次序快速排序,以上2种方法均适宜于串联结构水库群结构分析;效用均衡理论基于微观经济学厂商均衡理论对水库群调度方式进行优化,理论基础坚实,适用于水力关系较为独立的并联水库群;聚合-分解法包含水库群联合调度图和大系统分解协调2种形式,可与其他串并联结构分析方法联合使用,适用于大规模混联结构水库群;水力关联矩阵法则采用矩阵形式描述水库群内部两两之间关系,不受水库群结构组合的限制,因此适用于任何结构水库群。结构分析方法对于优化高效求解水库群优化调度问题至关重要,但也需要与其他环节配合才能实现,建议未来在径流预报信息利用、优化调度统计模型与物理背景耦合及混联水库群精细化调度等方向开展进一步研究。     

考虑抽蓄-风-光-火联合系统运行经济效益的日前优化调度研究

可再生能源大规模开发与利用将助力我国"碳达峰、碳中和"目标的实现。为应对未来大规模具有随机性、波动性和间歇性的可再生能源并网,在兼顾已有火电机组运行的基础上,需推进灵活性储能与可再生能源的联合运行,以实现可再生能源安全经济并网。构建了抽蓄-风-光-火联合运行系统日前优化调度模型,运用Yalmip优化工具箱进行求解,得到联合系统在多种工作场景下日前优化调度结果。结果表明,抽水蓄能可提高联合系统运行经济性,降低系统治理污染成本,减少系统CO₂排放量,提升火电出力稳定性;不同容量配比下的各场景经济性有所差异,联合系统经济效益与可再生能源渗透率呈现非线性相关关系。     

风光水互补系统发电效益-稳定性多目标优化调度

风光水互补系统联合运行是解决风电、光电等间歇性能源消纳的有效方法之一,但互补系统的发电效益与稳定性存在矛盾关系,如何分析系统的出力互补特性并解析效益-稳定性关系是本研究解决的关键科学问题。本研究在雅砻江流域风光水互补示范基地上开展研究工作,采用互补系统总发电量最大、出力过程变异系数最小为目标构建效益-稳定性多目标优化调度模型,采用径流、风速和太阳辐射强度等作为输入,分析调度方案出力互补特性与目标关系。研究结果表明:效益-稳定性目标之间的关系为总发电量越大,变异系数越大,出力过程平稳性越差;互补系统在日内时间尺度上的互补关系为从夜间到日间再到夜间,光电出力从零逐渐增大再变为零,风电出力从大变小再变大,存在日内互补关系,水电能源依靠调节能力可有效互补平抑风电和光电出力。     

遗传算法在水库调度中的应用综述

简要回顾了遗传算法在水库调度中的应用概况,对遗传算法用于水库调度优化时的编码、约束条件处理、早熟与全局收敛性、参数设置、混合遗传算法、多目标遗传算法以及效率评定准则等问题进行了综述。分析遗传算法耗时与全局收敛之间的矛盾后认为,遗传算法适用于传统方法难以求解的优化问题,以及对计算时效性要求不高或者目标函数计算复杂度不高的实时水库调度问题,特别是水库中长期调度以及水资源规划问题。