专栏——服务新型电力系统下的抽水蓄能电站研究

• 发展抽水蓄能对实现“零碳”目标至关重要

  张博庭;

  由于工业化以来人类社会大量地使用化石能源，过量的碳排放已经造成全球最大的生态难题。尽管国际社会已经签署了《巴黎协定》，但是，各国如何有效实现能源转型，达到净零碳排放(碳中和)，仍然是一个非常艰巨的任务。目前，100%地使用可再生能源，被认为是最可行的“碳中和”方式。但在目前的化学储能技术还不能满足电网大规模使用的情况下，抽水蓄能电站的开发建设就成为各国实现100%由可再生能源供电的首选。

  2022年01期 v.8;No.41 1-3页 [查看摘要][在线阅读][下载 1753K]
  

• 基于新型电力系统条件下抽水蓄能电站静止变频器配置台数的优化研究

  董海洋;衣传宝;王龙;

  以新型电力系统发展为引，分析电网需求变化引起抽水蓄能电站发挥作用的转变，抽水及抽水调相工况将逐步代替发电工况成为抽水蓄能发挥作用的主要工况，短时间、多频次的抽水启动将成为抽水蓄能电站的主要运行方式。从抽水蓄能电站抽水启动的工作方式及原理分析，静止变频器是抽水蓄能电站抽水启动的核心设备，在新型电力系统需求变化的大背景下，现阶段抽水蓄能电站存在抽水响应速度慢、可靠性低等影响服务电网的因素，通过合理配置静止变频器的台数能够有效解决上述问题，使抽水蓄能电站在新型电力系统中更好地发挥作用。

  2022年01期 v.8;No.41 4-6+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
  

• 废弃矿洞抽水蓄能地下储水空间多场耦合特性研究

  陈宁;李琦;袁亮;

  我国能源结构中清洁能源电力占比不断提高，电力行业对电力储蓄的需求日益迫切。同时，随着我国大批资源枯竭及落后产能矿井和露天矿坑加快关闭，形成大量的关闭/废弃矿洞，大量矿业废弃迹地亟待治理。废弃矿洞抽水储能技术是可能综合解决上述问题的方法之一。本文通过数值模拟与模化实验相结合的方法，对废弃矿洞抽水蓄能电站地下围岩的多场耦合应力特性展开研究。研究表明，巷道蓄水前期4～6h是巷道围岩温度梯度较大的时域，在该时域，水温变化导致的大温度梯度区域深入巷道围岩约400mm；在热应力存在的条件下，巷道充水后巷道周边区域存在的热应力与温度场分布有较强的耦合，在巷道底角以及拱顶位置产生应力集中，是需要特别关注围岩强度的危险区域；在同时加载水载荷、地压载荷、热应力载荷时的综合应力耦合工况下，巷道充水的热应力以及内水压力会对围岩应力场产生较大的耦合影响，与不耦合热应力条件下的结果差别较大。未来废弃巷道抽水蓄能电站设计应充分考虑这种耦合力学效应。

  2022年01期 v.8;No.41 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2504K]
  

• 火山岩无机矿物质全浇筑母线槽在抽水蓄能电站的应用经验介绍

  李俊霖;王承尧;栾宇东;李伟豪;

  抽水蓄能电站一般地处偏远山区，且电气主接线系统复杂。以往电站中使用共箱封闭母线存在额定电流温升高、电气绝缘能力低、需要定期维护等缺点。使用火山岩无机矿物质全浇筑母线槽完美地解决了以上缺点，极大地提升了抽水蓄能电站电力系统的安全稳定，降低了故障率。

  2022年01期 v.8;No.41 13-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 2143K]
  

• 抽水蓄能机组发电电动机风洞及水车室智能监测技术研究与实践

  陆小康;郝国文;宋旭峰;朱溪;陈泽阳;魏李;赵宏图;肖凌云;

  在水电站向“无人值班、少人值守”、智能化电站发展的大趋势下，机组运行管理和安全管控也向着信息化、智能化、数字化方向大力发展，虽然水电站安装了各种状态监测系统，但仍然存在不少监测盲区。本文结合最新的智能化监测技术，针对图像、温度场、噪声和气体等目前应用较少的机组运行特征，开展智能监测技术研究应用，选择先进成熟的智能监测设备，有针对性地对发电电动机风洞和水车室关键部位进行实时监测分析，以提高电站的智能化运行维护水平。通过结合电站已安装的现有状态监测系统，采用统一设计、规划和综合一体化的思路，建立统一数据库，形成联动管理平台，极大提高了水电厂的安全稳定运行，也为后续水电行业多参数、多系统的综合分析管理系统建设提供了参考和思路。

  2022年01期 v.8;No.41 15-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K]
  

特别策划——水电厂继电保护和励磁新技术的应用探索

• 水电厂继电保护和励磁新技术的应用探索

  陈俊;

  <正>2021年11月27日，中国水力发电工程学会继电保护与励磁专业委员会学术交流会暨专委会换届年会成功召开，共同探讨了发电厂继电保护和励磁的新技术、新应用，共享学术和技术成果，促进了交流与合作，《水电与抽水蓄能》杂志社作为协办单位参加了本届年会。会议从录用的54篇论文中评选出了十佳论文，本期挑选了其中的6篇论文与读者进行交流，希望吸引更多的水电工作者参与和关心发电厂继电保护及励磁新技术的应用与研究，推动我国水电建设的可持续发展。

  2022年01期 v.8;No.41 2-3页 [查看摘要][在线阅读][下载 1754K]
  

• 基于光学电流互感器的发电厂保护优化研究

  王光;陈俊;王凯;李华忠;陈佳胜;钟守平;季遥遥;

  本文总结了采用柔性光学电流互感器的发电厂继电保护针对不同场景的优化研究和探索，介绍了发电机主保护方案优化、转子绕组匝间保护、选择性定子接地保护、核电辅助变断相监测保护、抽水蓄能等变频启动机组保护优化等保护优化方案和效果，利用柔性光学TA良好的传变特性和灵活的安装方式，较好地解决了现有发电厂保护存在的问题，可为现场类似场景的问题解决提供参考思路。

  2022年01期 v.8;No.41 19-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2242K]
  

• 副励磁机接地短路故障仿真研究

  杨玲;云昌锋;

  本文主要针对副励磁机接地短路故障，根据零序电压过滤器及负序电压过滤器的原理，通过SIMULINK搭建包含副励磁机(电源)、整流装置、负载的接地短路故障模型，利用接地短路时，机端将出现零序电压或者负序电压的原理，识别接地短路故障位置。仿真结果表明零序电压增大时，电流如果基本不变化，则为副励磁机本侧接地故障；电流如果变化比相差1.2倍以上，则为励磁侧接地故障。

  2022年01期 v.8;No.41 24-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 3422K]
  

• 一起机端断路器非全相合闸案例的分析与思考

  魏扬;吴礼贵;

  本文介绍了一起带机端断路器(GCB)机组非全相合闸并网的实例，分析了并网前后的零序电压接地保护动作情况，对故障时GCB两侧电压特征量进行了理论分析，并结合实际录波数据进行了验证。通过分析与研究，提出了增设机端断路器非全相保护的必要性与可行性，给同类型接线方式的发变组运行维护提供参考，提升发电机安全运行水平。

  2022年01期 v.8;No.41 29-34+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 3000K]
  

• 某电厂电压互感器铁磁谐振案例的分析及对策

  王权;李炜;

  文章介绍了一起某电厂主变压器倒挂运行时，电压互感器发生分频谐振，导致主变压器低压侧开口三角电压报警动作的案例。结合现场检查处理情况，对铁磁谐振的原理进行了分析，并根据现场实际情况提出了变更运行方式、装设消谐电阻及消谐装置等应对措施。

  2022年01期 v.8;No.41 35-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1987K]
  

• 大型抽水蓄能电站机组水泵工况PSS研究及应用

  吴龙;牟伟;施一峰;韩兵;

  基于抽水蓄能电站机组运行于水泵抽水时的同步电动机相量图和电机线性化Philips-Heffron模型，分析同步电动机线性化模型中各参数特征，从而推导同步电动机励磁调节力矩传递函数及其相频特性，得到同步电动机励磁调节正阻尼力矩的条件，并提出获得附加正阻尼力矩方法，给出一个基于PSS2B的模型框图和工程应用结果。

  2022年01期 v.8;No.41 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2670K]
  

• 水电厂励磁系统智能化应用研究与实践

  徐亮;

  本文结合水电厂励磁系统智能化研究与应用，介绍了水电厂励磁系统智能化设计，如智能调节器、智能功率柜、智能灭磁柜和转子绝缘优化等设计。同时介绍了IEC 61850通信规约、红外测温系统、内部通信光纤化、光纤脉冲传输技术等先进技术在励磁系统中的应用。最后将智能综合信息管理系统(SIMS)建设作为水电厂智能化建设的重要组成部分，为电站的生产运行提供指导依据。本文为水电厂励磁系统智能化设计应用提出了新思路，希望为同行提供借鉴意义。

  2022年01期 v.8;No.41 45-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2024K]
  

主机及附属设备

• 潘家口蓄能电厂4号机组主轴摆度偏大分析与处理

  唐拥军;毕旭;葛禹霖;肖业祥;

  水电机组在运行过程中主要受到水力、电气和机械三种因素的藕联影响。在电气因素引起的问题中，径向磁拉力不平衡就是典型之一。潘家口蓄能电厂4号机组存在严重的磁拉力不平衡，使得主轴摆度大幅增大，尤其是上导摆度。本文对该机组上导摆度偏大的现象、原因分析及处理进行了详细的论述，结果发现转子采用的大小磁极和不等间距的磁极布置是导致磁拉力不平衡的主要原因，最后通过动平衡配重大幅减小了主轴摆度，优化了机组运行条件。本文论述的原因分析及处理方法可为类似问题的处理提供参考借鉴。

  2022年01期 v.8;No.41 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2585K]
  

• 多对极发电机励磁绕组匝间短路故障在线定位系统研究与应用

  刘英;夏自平;王洪林;王光;阚朝晖;艾澜;郝亮亮;

  水轮发电机组由于极对数较多，励磁绕组出现匝间短路时故障位置难以确定，故障排查耗时耗力。本文基于故障定位的理论基础，提出了一种基于定子绕组分支谐波环流幅值和相位特征的励磁绕组匝间短路故障在线定位方法，首先介绍了该系统故障定位功能的基本原理和实现方法，对实现过程中磁极故障特征角计算以及故障相位计算等技术难点进行了深入分析。研制了励磁绕组匝间短路故障在线定位系统，并应用于白莲河抽水蓄能电站2号机组。应用结果表明，该系统具有较高的监测灵敏性和定位精度。

  2022年01期 v.8;No.41 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 2688K]
  

• 抽水蓄能机组碳刷滑环状态清扫检修技术

  巩宇;张豪;代雄;杨铭轩;

  抽水蓄能机组运行过程中，碳刷磨损产生的碳粉会引起污闪、转子一点接地、转子两点接地等故障，也会造成定子绝缘老化等问题。因此需要对抽水蓄能机组开展经常性的碳刷滑环清扫工作。过去由于缺少状态清扫技术，机组启停受优先权控制、季节、系统负荷等影响，因而出现机组过清扫带来的问题和清扫不足带来的运行问题。本文提出抽水蓄能机组碳刷滑环状态清扫检修技术可以有效解决以上问题，为检修人员提供了根据当前机组运行状态预测下一次开展碳刷滑环清扫工作日期提供了有效方法，也为碳刷滑环清扫工作提供了状态检修方法。

  2022年01期 v.8;No.41 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2090K]
  

• 某水电站混流式转轮下止漏环空蚀成因分析及处理研究

  高海军;付国龙;姚文革;

  本文针对某水电站混流式转轮下止漏环规律性空蚀现象，分别从检修安装、运行工况、水力开发及真机设计等方面分析了相关影响因素，给出了这种规律性空蚀现象成因及改进处理方案。最后针对相似水头段转轮研制，提出了四点设计提示。

  2022年01期 v.8;No.41 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2676K]
  

• 基于PCC控制器的调速器步进电机失步问题研究

  翟玉杰;赫晋喆;周立成;艾远高;

  本文介绍了PCC控制器在某巨型水电站调速系统中的应用，主要介绍了PCC应用于水轮机调速器控制过程中出现的步进电机失步问题及改进措施。通过增加DM455发频模块监视程序、触摸屏故障录波功能、步进电机驱动器反馈监视等措施，最终查明步进电机失步产生的原因，并优化步进电机失步检测及失步后重启程序。控制程序改进后步进电机失步现象大幅减少，为水电站调速系统稳定运行提供了技术保证，同时也为其他同类电站在处理类似问题提供参考依据。

  2022年01期 v.8;No.41 71-74+112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2166K]
  

规划与设计

• 河北丰宁抽水蓄能电站下水库进/出水口高边坡支护结构设计研究

  刘蕊;喻冉;余健;钱玉英;何敏;

  河北丰宁抽水蓄能电站下水库进/出水口边坡首先通过理论计算，在开挖前初步确定了边坡的锚喷支护参数，在施工过程中，根据揭露的实际地质条件、监测资料、施工状态及开挖跟踪反分析和围岩稳定分析结果，采取了针对性的边坡加强支护措施，并利用Geostudio和理正岩土软件对加强支护后的高边坡进行稳定性复核计算，优化和完善了合理的边坡支护参数，在确保施工安全的前提下有效降低了建设成本，使工程安全经济，其成果对工程应用及类似边坡的防护措施有指导和借鉴意义。

  2022年01期 v.8;No.41 75-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2883K]
  

• 宁海抽水蓄能电站地下厂房排水洞设计优化与安全性评价

  熊平华;杨经卿;

  地下厂房渗漏、检修、事故排水设计是关乎电站安全运行的一项重要内容。抽水蓄能电站机组吸出高度大，安装高程低，往往难以做到全自流排水，需要抽排。本文从方案设计、运行管理、安全性等多方面进行了计算论证，优化了宁海抽水蓄能电站地下厂房排水设计方案，提高了经济性，最大限度保证地下厂房运行安全。

  2022年01期 v.8;No.41 83-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2359K]
  

• 巨型水电站流量计应用研究

  周立成;翟玉杰;艾远高;夏国强;

  本文分析了某巨型水电站在用流量计的运行现状，总结了各类流量计的原理功能，结合管道测流技术的发展，针对流量计的功能选用、安装要求等，打造满足标准要求的水电站流量应用方案，具有行业推广价值。

  2022年01期 v.8;No.41 86-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2416K]
  

电气设备

• 500kV GIS断路器导电回路电阻测试探究

  李林省;

  梨园水电站在500kV GIS断路器导电回路电阻测试中，由于带入两侧接地开关，测试结果存在三相差别大、不满足制造厂和规程要求的情况。为解决此问题，寻求测试结果的准确性与可靠性，通过测试中不断探索，在常规测试方法的基础上探寻到了两种新的测试方法，并通过理论分析以及现场实践证实了测试结果的有效性和合理性。本文对测试方法做出详细介绍和应用分析，为同行测试GIS断路器导电回路电阻提供参考。

  2022年01期 v.8;No.41 90-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 2104K]
  

• 注入式定子接地保护接地变压器参数设计方法及应用

  周靖;傅剑文;郑梦阳;法拉蒂尔;

  为选择适合的接地变压器变比及二次侧负载电阻以提高20Hz注入式定子接地保护的测量精度，本文推导出注入信号与中性点接地变压器参数之间的数值关系，并确定二次侧负载电阻以及变比的选型原则，最后以该原则为依据编译了MATLAB/GUIDE可视化程序。以某电厂发电机组为例，通过对原始参数以及优化参数数值化结果进行对比，验证了设计原则的可行性及优越性，通过该方法得到的参数可更好地提升20Hz注入式定子接地保护的性能。

  2022年01期 v.8;No.41 94-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2256K]
  

大坝监测及自动化

• 三板溪面板堆石坝主坝沉降资料分析

  张玉平;黄文萃;

  三板溪水电站大坝监测系统已经正常运行13年，主要采用人工几何水准测量了解大坝变形量和运行状况，对大坝进行沉降变形监测是为了及时掌握大坝的运行状态，如有发现异常情况，及时做出有效措施，确保大坝安全运行。利用沉降观测资料，分析三板溪水库大坝多年的沉降数据，绘制沉降过程线，沉降分布图及测点沉降回归拟合曲线。通过沉降资料分析，找到了年沉降量与库水位的变化的对应关系，而且其监测数据表明，主坝各坝段间存在不均匀沉降现象，年沉降量与库水位变幅，呈正相关性；特别是库水位达到460m以上后，月沉降量明显增大一点。

  2022年01期 v.8;No.41 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2390K]
  

• 基于OCSVM的压力钢管健康监测数据的异常检测

  尚鑫;方超群;武东辉;

  水电站的安全监测涉及电力供应的基本保障，本文通过对北京十三陵蓄能电厂引水系统压力钢管1、2号支管的健康监测数据进行无监督学习，将机器学习算法应用在工程数据处理实际中，为工程提供有效技术手段的可行性。本文从工程中设备运行的实时健康监测数据出发，提出了一种单类支持向量机(one class SVM，OCSVM)无监督学习算法，通过设备正常运行数据特征训练OCSVM模型，利用现有设备运行数据检测运行异常状态，现场数据实验结果验证了所提出的OCSVM算法的有效性。

  2022年01期 v.8;No.41 105-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 3199K]
  

技术经济

• 四川省移民政策变化下的移民安置优化调整实践——以某水电站农村移民安置规划调整为例

  姜事呈;张云龙;郑艳红;

  四川省移民政策发生变化，同时某水电站移民安置意愿也发生了较大变化，需根据政策调整及移民意愿优化移民安置方案。本文通过分析政策变化、某水电站涉及生产安置意愿变化及搬迁安置意愿变化等，得出将原规划的大农业为主的生产安置方式调整为逐年货币补偿安置方式是必要的，将原规划农村移民安置以集中安置为主分散安置为辅调整为分散安置与集中安置结合进行，解决了移民耕作半径的问题，从而大多数移民由集中安置改选分散安置，减少了集中安置点建设工程量；同时结合某水电站实际情况，说明了调整后的具体安置方案。

  2022年01期 v.8;No.41 113-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1615K]
  

工程施工

• 抽水蓄能电站高边墙绳锯切割施工技术应用研究

  李永林;胡紫航;刘永奎;刘传军;张一波;

  目前随着抽水蓄能电站大规模发展，抽水蓄能电站基建期安全风险高、隐患多，尤其是抽水蓄能电站地下洞室高边墙围岩的稳定性是施工控制重点。本文以文登抽水蓄能电站为依托，开展地下洞室高边墙绳锯切割技术研究。通过绳据切割工艺和施工方法研究，分析得出采用绳据切割方法对高边墙切割施工有良好效果，并根据切割质量、功能配置来分析绳锯切割过程中的影响因素，引入欧洲标准分析方法，优化多套绳锯切割参数，得到合理切割参数，经实践论证，绳锯切割施工技术与传统爆破技术比较分析表明，绳锯切割技术优点突出。

  2022年01期 v.8;No.41 117-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2066K]
  

• 安徽绩溪抽水蓄能电站雪景图

  <正>~~

  2022年01期 v.8;No.41 3+121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1826K]
  
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