特别策划——大型水电站与抽水蓄能电站智慧运维与控制技术

  • 水电智能化技术特征解析及工程实施映射

    梁庚;李文;崔青汝;

    水电智能化是保障水电生产高效、安全、稳定运行主要技术途径,高度智能化是未来水电建设的主要发展方向。如果将水电站看作智能体,智能化则是智能体在由一组环境变量和约束条件构造的约束空间中,为适应这一约束空间而实施的“变形”。智能化的内涵是生产单位作为一种智能体具备适应环境的连续“变形”能力。本文解析了智能化技术特征元素的含义,阐述了智能化特征要素之间的相互关系,归纳总结了智能化技术的基本内涵和实质。以实例的方式进一步解析了当前水电智能化建设中所采用的各类智能化技术,并对其作了特征分类和映射,为水电建设中的智能化实施和改造提供了一定的理论依据,也可对水电智能化技术的改进和完善起到补充和支持作用。

    2022年03期 v.8;No.43 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 2177K]
  • 大型水电站与抽水蓄能电站智慧运维与控制技术

    梁庚;

    <正>中国是世界上水力资源最丰富的国家。水力利用技术在我国具有悠久的历史,在汉代就已经出现了对水力利用最早的记载;至宋、元时期,水力机械广泛应用于农业、金属冶炼、纺织等方面,并在人们的生产和经济活动中发挥着不可替代的重要作用。随着当代中国经济的快速增长、供给侧结构性改革及经济结构调整的推进,节能减排、绿色增长已成为经济发展的共识。电力系统中的新能源电源逐渐增多,占比逐渐增加。

    2022年03期 v.8;No.43 2-3页 [查看摘要][在线阅读][下载 1291K]
  • 巨型水电厂开停机过程中的有功功率自动调节方法

    张朝阳;曾凡斐;李桦;曹景磊;

    巨型水电厂单机容量大,其开停机过程中有功功率的大幅度调节,对电网功率平衡形成较大冲击,影响电网的安全稳定运行,需采用有效调节方法,减少负荷调节对电网冲击。某巨型水电厂通常按照负荷曲线两点间拉斜线运行方式,由于该电厂机组开机或停机需跨越非常大的非稳定运行区,常规AGC分配需避开非稳定运行区,因此开停机过程只能手动调功,全厂有功调节过程需尽可能靠近曲线两点线性插值,这对于运行人员是一个很大挑战。鉴于此,本文介绍一种巨型水电厂开停机AGC自动调功方法,采取有功补偿调节方法,针对开机和停机等多种工况,分别介绍有功功率的自动调节策略。

    2022年03期 v.8;No.43 6-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 2071K]
  • 基于虚拟DPU和EIO技术的水电控制系统国产化改造应用

    李文;梁庚;崔青汝;

    水电站控制系统的智能化和国产化是未来水电建设的发展趋势。EDPF-NT Plus系统通过集成化、智能化、网络化全面提升性能和扩展功能。在水电机组控制系统的国产化改造和替代方面,EDPF-NT Plus开发了基于虚拟DPU和EIO的灵活、高效的通信接口和系统集成技术,在网络通信、应用实现上充分兼容现有国外品牌的水电控制系统产品。本文介绍了面向水电国产化改造的EDPF-NT Plus关键技术和虚拟DPU与EIO技术。以国内某水电站控制系统国产化改造为例。通过在运行员站上部署虚拟DPU,再配合EIO技术来灵活、高效地实现与现有国外品牌的现场控制单元的数据通信,从而实现部分国产化系统的集成,在工程实践中得到成功应用。

    2022年03期 v.8;No.43 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 2079K]
  • 大渡河流域大坝智能监测探索与实践

    黄会宝;马芳平;沈定斌;江德军;

    水库大坝作为重要的基础设施,其运行安全关乎公共安全、能源安全及生态安全。随着精细化、规范化、智能化管理等不断创新发展,大坝安全管理模式正在从传统向数字化、智能化转型。依托大渡河流域梯级电站大坝及库岸边坡安全监测实践,系统归纳了智能监测内涵、核心能力及实施路径,提出了以“大感知、大传输、大存储、大计算、大分析”为手段,以实现库坝群风险识别自动化、管理决策智能化为目标,通过提升“信息感知、风险识别、自主决策”三项能力,打造人机协同模态,实现库坝群安全风险智能管理。在此基础上,介绍了大渡河流域梯级电站群智能监测实践经验,可为类似工程提供参考。

    2022年03期 v.8;No.43 16-22+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2730K]
  • 风光火蓄联合发电系统日前优化调度研究

    李雄威;顾佳伟;王昕;徐家豪;李庚达;王文彬;

    为提升规模化新能源的并网消纳能力,需要在电网中配置灵活性储能,并进行火电机组深度调峰。以考虑火电机组全过程调峰成本、污染物惩罚成本及新能源弃电惩罚成本的系统运行成本最低为优化目标,并结合系统运行约束,构建风光火蓄联合发电系统的日前优化调度模型。通过Yalmip优化工具箱对模型进行求解,得到风光火蓄联合发电系统在某夏冬典型日的优化调度结果,并与不考虑抽水蓄能的风光火联合发电系统进行比较。结果表明,所建立的模型能够实现风光火蓄联合发电系统的多能互补运行;通过抽水蓄能协调配合,能够有效缓解火电机组的调峰压力,从而降低新能源弃电率和系统运行成本。

    2022年03期 v.8;No.43 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 2668K]
  • 大型水电站建设项目智慧工程规划与实践

    段斌;周相;王海胜;雷迪;严思源;

    我国是世界水电第一大国,智慧工程对我国目前和未来的水电开发具有重要意义。根据我国水电工程建设特点和管理难点,基于智慧企业理论框架,提出了智慧工程基本概念、管控模型和应用架构。以金川水电站为研究对象,分析了包括总体目标、实施方案和业务架构在内的金川水电站智慧工程规划方案,总结了金川水电站智慧工程建设进展、关键技术和应用场景等实践成果,可供我国相关行业智慧工程建设参考和借鉴。

    2022年03期 v.8;No.43 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2487K]

特别策划——抽水蓄能机组智能状态评价技术研究

  • 抽水蓄能机组智能状态评价技术研究

    赵毅锋;

    <正>在实现“双碳”目标的大背景下,新型电力系统加快构建,作为当前技术最成熟、全生命周期碳减排效益最显著、经济性最优且最具大规模开发条件的电力系统灵活调节电源,抽水蓄能电站在保障电力系统安全稳定运行、提升新能源消纳水平等方面发挥着重要作用。抽水蓄能机组反应迅速、运行方式灵活,在电力系统中有调峰、调频、调相、黑启动、储能、系统备用等六大功能,

    2022年03期 v.8;No.43 4页 [查看摘要][在线阅读][下载 1014K]
  • 基于噪声分析的抽水蓄能机组运行预警技术研究

    唐拥军;倪晋兵;肖业祥;

    抽水蓄能机组普遍具有水头高、转速快、双向旋转、过渡过程复杂和运行工况多变等显著特点,机组运行稳定性成为关注重点。噪声测点具有安装方便、捕捉信息全面的特点,因此,可对噪声信号进行挖掘分析来实现机组的运行预警。本文开创性地提出了等效连续L声级的声级谱构建方法,通过构建机组健康状态下基准声级谱、求取实时声级谱以及对两者进行比较,可检测出机组的异常状态和异常原因,并结合实例进行了论述。

    2022年03期 v.8;No.43 35-38+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 2398K]
  • 水电机组主轴摆度信号中脉冲干扰滤除方法研究

    唐拥军;赵毅峰;李超顺;周攀;

    主轴摆度是衡量水电机组运行稳定性的重要指标之一,包含了丰富的机组运行信息。而实际测量得到的主轴摆度信号可能含有强烈的脉冲干扰,若不滤除脉冲干扰,则会出现主轴摆度幅值偏大现象,从而影响对机组运行状态的正确评价,甚至导致机组出现非正常停机现象,给机组的安全稳定运行带来严重的负面影响。为此,本文提出了一种基于信号变化梯度、正负阈值和二项式插值的脉冲干扰滤除方法,并结合主轴摆度信号实例进行了论述。结果表明,该方法可有效滤除脉冲干扰,从而获得准确的时域幅值和主要频率成分等特征参数,继而准确地了解主轴摆度状况与评价机组的运行状态。

    2022年03期 v.8;No.43 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2804K]
  • 抽水蓄能机组振动速度量积分为振动位移量的方法研究

    唐拥军;李超顺;孙慧芳;于姗;杜雅楠;

    抽水蓄能机组普遍具有水头高、转速快、双向旋转、过渡过程复杂和运行工况多变等显著特点,机组运行稳定性成为关注重点,而机组振动性能又是稳定性的重要指标,因此,机组状态监测或性能测试中,振动是必测的参数。对于抽水蓄能机组,适宜同时测量振动速度有效值和振动位移峰峰值,而同时布置速度传感器和位移传感器会增加成本支出。本文创新性地提出一种基于离散傅里叶变换及振动速度量信号获得振动位移信号的方法,并结合实例进行详细的论述。利用本方法,可全面掌握机组的振动性能和节约测量成本,具有极强的推广应用价值。

    2022年03期 v.8;No.43 45-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2394K]
  • 惯性式位移传感器测量不平衡相位的修正

    潘伟峰;孙尔军;唐拥军;孙慧芳;

    由于转子直径和重量均很大且制造安装工艺复杂,大型水电机组很容易出现动不平衡现象,从而造成机组振动与主轴摆度过大,威胁机组的安全稳定运行。因此,大型水电机组在启动调试阶段常需开展动平衡试验。动平衡试验中常用惯性式位移传感器测量上机架振动,惯性式位移传感器由于其固有特性,其直接测量出的不平衡相位需要修正。本文对不平衡相位的求取、惯性式位移传感器的特性及不平衡相位修正方法进行了论述,可为水电机组动平衡试验或状态监测系统获取实际不平衡相位提供参考。

    2022年03期 v.8;No.43 49-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 2267K]
  • 基于工况区分的抽水蓄能机组主轴摆度趋势分析

    卢伟甫;桂中华;赵毅锋;唐拥军;

    原始生产实时数据记录通常采用连续时间记录法,该法未能有效区分抽水和发电工况、暂态和稳态工况,且存在数据失真的情况,不利于抽水蓄能机组主轴摆度趋势的准确分析。本文提出一种基于工况区分的抽水蓄能机组主轴摆度趋势的分析方法,对原始数据利用概率密度分布法计算最小运行负荷,并进行工况自动区分,根据失真数据特征去除传输过程中的数据失真部分,基于处理后的数据绘制抽水暂态、抽水稳态、发电暂态、发电稳态工况下摆度的趋势图。以某抽水蓄能电站为例,利用本文方法分析年度主轴摆度趋势,结果表明,该电站机组主轴摆度趋势呈季节性变化明显,并提出有效降低夏季摆度幅值的处理措施,以为机组的状态评价提供有效参考。

    2022年03期 v.8;No.43 53-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 4223K]

运行与维护

  • 高水头电站甩负荷试验分析

    冯培磊;王斌;陈潇雅;米海堂;戴超;周嘉政;徐天奇;

    为合理利用水电站开发河段水资源、解决电站过机泥沙含量大等问题,在原电站引水发电系统基础上进行改扩建,增加一台机组进行扩容。某水电站的出线较为单一,当线路侧出现故障时,易造成电站全站甩负荷。本文通过对新增机组与相邻两台机组进行甩负荷试验,机组调节过程中压力钢管水压上升率、机组转速上升率、尾水压力脉动、调压井和沉沙池涌浪情况均能满足电站安全运行的要求。

    2022年03期 v.8;No.43 59-64+102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2978K]
  • 抽水蓄能电站成组控制模式下负荷调控策略的优化与研究

    周佩锋;朱冬;赵毅峰;朱中山;叶林;胡行健;

    本文介绍了目前华东电网区域内抽水蓄能电站机组在成组控制模式下的主要启停策略及负荷分配方式,重点提出了如何在现有控制模式的基础上,优化电站侧控制策略,挖掘抽水蓄能电站潜能,更好地满足电网的调度需要。同时,进一步阐述了在优化控制策略过程中可能会遇到的问题及其解决方法。

    2022年03期 v.8;No.43 65-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 2247K]
  • 减少小浪底水电站机组空载运行时间

    吴昕馨;翟冬毅;王秀;刘钢钢;

    小浪底水电站是河南电网重要的调峰调频电站,为了维持河南电网的稳定,机组经常需要长时间空载运行~([1])。近年来由于河南电网运行方式改变,空载现象愈发频繁,为了保证小浪底机组的长期安全稳定运行,进一步提高水能利用率,本文结合机组运行方式、工况以及河南电网负荷规律、调度方式等,研究机组空载时间与运行方式、流量和调度习惯等的关联性和规律,分析总结影响机组空载时间过长的关键因素~([2]),并提出相应的解决方案,为促进小浪底发电机组安全稳定运行提供参考和依据。

    2022年03期 v.8;No.43 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2263K]
  • 桨叶比例伺服阀卡涩引起机械事故停机原因分析

    刘伟;晋耀;余崇山;

    水电厂调速器是水轮发电机组重要控制设备之一,它运行品质的好坏直接决定了机组安全、稳定运行的成败,降低水轮机调速器故障率是提高机组运行可靠性的有效手段。比例伺服阀是直接控制主配压阀的电磁阀,对调速器系统的控制起到关键作用,当比例伺服阀故障时,调速器系统稳定性、可靠性下降,直接影响水轮发电机组安全、稳定运行。

    2022年03期 v.8;No.43 74-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2370K]
  • 基于数据分析的发电机定子铁芯绝缘故障检测方法

    张宏;吴明波;张兴明;王江;杨昶宇;

    当前,难以直接对发电机铁芯绝缘情况进行实时监视,本文制定了一种基于数据分析的方法,通过对机组运行工况、线棒温度、铁芯温度、铁芯振动等数据的提前,根据发电机铁芯、线棒温度变化以及铁芯垂直振动峰峰值情况,实时检测发电机定子铁芯绝缘故障的方法。经过实际应用,分析方法效果可行。通过发电机定子铁芯绝缘故障的实时、自动检测,不需要人员手动进行分析,降低人员劳动强度,提高了工作效率,值得在行业中加以推广应用。

    2022年03期 v.8;No.43 78-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K]
  • 发电机定子线棒接头接触不良故障分析方法

    张兴明;吴明波;张宏;邢志江;杨昶宇;

    根据发电机设备实际运行经验,基于发电机定子线棒接头接触不良现象,提出一种发电机定子线棒接头接触不良故障检测分析方法,即通过采集发电机定子线棒、定子铁芯的温度,计算定子线棒温度和定子铁芯温度最大值、两者最大值的差值、定子线棒温度偏差值等趋势,分析判断是否存在发电机定子线棒接头接触不良故障。通过建立故障模型分析方法进行故障分析,可及时发现水轮发电机定子线棒接触不良故障,以指导设备运行。通过发电机定子线棒接头接触不良故障实际案例分析,表明本分析方法确实可行,在行业内具有很好的推广和应用价值。

    2022年03期 v.8;No.43 81-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2636K]

工程施工

  • 丰宁抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁不均匀沉降规律分析

    吕凤英;王兰普;王波;黄子康;

    在抽水蓄能电站地下厂房施工中,岩锚梁易出现不均匀沉降导致厂房结构不稳定。本文依托丰宁抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁施工现场,对一、二期厂房岩锚梁14个监测断面的边墙进行应变和沉降分析,得出各监测点的应变变化趋势和岩锚梁相对沉降量变化范围,分析结果表明:①一期厂房Ⅰ-Ⅰ断面与Ⅱ-Ⅱ断面、Ⅲ-Ⅲ断面岩锚梁监测点虽然都有波动,但各监测断面相对沉降量在2020年6月都出现平稳,说明一期厂房岩锚梁沉降较稳定;②二期厂房最大相对沉降量为0.13mm,随时间推移其相对沉降量变化范围基本保持不变,并未出现较大沉降,说明二期厂房岩锚梁沉降较为平稳;③岩锚梁发生不均匀沉降的原因与施工、运行工作阶段等多方面均存在联系,因此要保证岩锚梁的正常运行,对岩锚梁的施工、运行和后期支护要进行全方位考虑。

    2022年03期 v.8;No.43 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 2291K]
  • 文登抽水蓄能电站地下厂房施工期围岩安全监测分析

    卫洋波;张捷;王芳;

    依据文登抽水蓄能电站地下厂房施工期安全监测数据,对施工期围岩变形和支护受力进行了分析。监测成果表明,主厂房、主变室开挖围岩总体变形不大,最大变形量值为13.01mm,围岩变形-历时曲线整体上台阶状特征显著,不具有明显的时效性;支护体系受力也在正常范围内,表明地下厂房围岩是基本稳定的。结合厂区工程地质条件及物探成果,文登抽水蓄能电站地下厂房洞室围岩稳定主要受到石英二长岩岩性、长大裂隙、断层等地质结构控制,岩体变形受到应力卸荷松弛与局部岩体结构作用,变形较大区域多为受局部不良岩体结构和围岩开挖卸荷损伤作用所致。

    2022年03期 v.8;No.43 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2628K]
  • 增强面板混凝土抗裂性能技术研究

    吴文博;赵坤龙;樊李浩;

    高堆石坝面板的开裂严重影响大坝防渗性能及运行安全。针对目前高堆石坝面板易开裂的问题,本文研究了WHDF增密剂和纤维的掺合对面板混凝土抗裂性和力学性能的影响。研究发现,增密剂及纤维的掺合对混凝土抗裂性能的提升有明显效果,其提高混凝土抗裂性能显著性顺序依次为:增密剂和纤维双掺、纤维单掺合增密剂单掺。

    2022年03期 v.8;No.43 99-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2229K]
  • 边坡支护可移动专业施工平台研发及工程应用研究

    何少云;刘传军;孙海东;刘建新;

    抽水蓄能电站边坡多采用分层开挖,具有高度大,坡比和支护形式多样,立体交叉作业多,使用时间短,费用高,脚手架结构设计、施工及运行工况复杂等特点。当前,具备搭建专业施工平台知识的技术工人数量较少,搭建施工平台的材料难以控制,造成边坡支护施工平台搭设效率低,安全隐患大。采用三维有限元和CAE分析平台稳定性及结构强度,设计出符合边坡支护工程的可移动施工作业平台,并在文登抽水蓄能电站上水库岸坡进行了应用。这种新型可移动施工作业平台与传统施工作业平台相比,增强了施工安全,简化了施工工艺,提高了施工效率,降低了施工成本,具有较强的适用性和推广价值。

    2022年03期 v.8;No.43 103-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 2810K]
  • 河南洛宁抽水蓄能电站洞室开挖烟尘净化装置研究

    殷康;高健;张兴彬;王波;杨沛基;

    抽水蓄能电站地下洞室爆破施工会产生大量粉尘,传统的除尘方式是采用正压通风将粉尘排出,粉尘在排出过程中会污染整个隧道,同时耗电量大,成本过高。本文结合河南洛宁抽水蓄能电站洞室施工现场实际,开展洞室开挖烟尘净化装置设备尺寸优化、主要结构及技术参数、多装置兼容性及结构优化研究,研发一套可移动式洞室开挖烟尘净化装置,并进行工业性试验,试验结果表明该洞室开挖烟尘净化装置除尘效率高、操作安全,具有一定的推广应用价值。

    2022年03期 v.8;No.43 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 2356K]

主机及辅助设备

  • 基于重复脉冲法的发电电动机转子匝间短路诊断实践

    张利;孙士涛;王晓军;张婷;邵卫超;张杰;雷雨;刘柏延;

    通过搭建参数可调的重复脉冲法通用实验平台,针对真实的发电电动机转子绕组进行测试,对转子绕组的脉冲传递特性、重复脉冲法的诊断效果和适用性进行分析。试验结果表明,通过提高激励脉冲幅值使诊断灵敏度得到保证后,重复脉冲法可以应用于发电电动机等长绕组转子的匝间短路故障诊断。

    2022年03期 v.8;No.43 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 3189K]