检索结果-南通市图书馆

水电机组明满流尾水系统电路等效建模及超低频振荡仿真分析

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中国电机工程学报 2021年第18期41卷 6224-6234页

作者：郑阳陈启卷张海库闫懂林刘宛莹武汉大学动力与机械学院湖北省武汉市430072

针对某大型水电站实际生产过程中由尾水流道水力因素引起的机组有功功率超低频振荡现象,开展该类电站明满流尾水系统水力动态特性建模仿真和机组超低频振荡抑制方法探索研究。首先,将电路等效理论引入水电站过流部件动态建模中,通过类... 详细信息

针对某大型水电站实际生产过程中由尾水流道水力因素引起的机组有功功率超低频振荡现象,开展该类电站明满流尾水系统水力动态特性建模仿真和机组超低频振荡抑制方法探索研究。首先,将电路等效理论引入水电站过流部件动态建模中,通过类比有压管道电路等效模型,推导无压明渠电路等效模型数学表达式。进而根据水电站尾水流道实际布置形式,构建“一洞两机”明满流尾水系统整体等效电路拓扑。在此基础上,通过尾水系统电路等效模型对电站下游水位较低时机组尾闸室水压周期性振荡现象进行仿真复现,分析电站下游水位和明渠水力损失等因素对机组功率振荡的影响,并讨论通过增加尾水支渠或主渠局部水力损失两种减振方法进行超低频振荡抑制的可行性及优缺点。电站现场尾水改造试验结果表明,该减振方案对机组功率超低频振荡具有明显抑制作用。

关键词：水电机组明满流尾水系统超低频振荡电路等效模型数值仿真

水电机组轴系瞬时涡动特征提取与振动平稳性评估

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水电能源科学 2023年第12期41卷 182-185,159页

作者：姬联涛王璞荆岫岩李泽何鸿翔李超顺中国电力科学研究院有限公司北京100192 国家电网有限公司北京100031 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

为有效判别水电机组振动平稳状态,研究了转子振动过程的涡动特征和轴系振动平稳性评估方法。首先推导了瞬时涡动角速度的理论表达结果,并分析涡动角速度的特征参数,然后提出轴系振动过程的全息涡动速度分析方法,建立轴系振动过程的涡动... 详细信息

为有效判别水电机组振动平稳状态,研究了转子振动过程的涡动特征和轴系振动平稳性评估方法。首先推导了瞬时涡动角速度的理论表达结果,并分析涡动角速度的特征参数,然后提出轴系振动过程的全息涡动速度分析方法,建立轴系振动过程的涡动特征指标和振动平稳性评价指标,最终将本文理论用于浙江仙居抽水蓄能电站轴系振动数据分析,提取振动的关键涡动特征指标并评估轴系平稳性。结果表明,所建立的特征指标具有良好的轴系振动平稳性表达能力,对于实际水电机组振动状态监测和性能评估有广阔的应用前景。

关键词：水电机组特征提取涡动角速度全息涡动分析振动平稳性

基于EEMD和LSTM的水电机组劣化度预测方法研究

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太阳能学报 2022年第2期43卷 75-81页

作者：傅质馨殷贵朱俊澎袁越河海大学能源与电气学院南京211100 河海大学可再生能源发电技术教育部工程研究中心南京211100

针对水电机组作为低速旋转设备具有复杂的运行机理,在目前缺乏先验知识、故障样本较少的情况下,运用传统故障诊断方法很难对水电机组的运行状况做出正确判断的问题,提出一种基于集合经验模态分解法和长短期记忆神经网络相结合的水电机... 详细信息

针对水电机组作为低速旋转设备具有复杂的运行机理,在目前缺乏先验知识、故障样本较少的情况下,运用传统故障诊断方法很难对水电机组的运行状况做出正确判断的问题,提出一种基于集合经验模态分解法和长短期记忆神经网络相结合的水电机组劣化度预测方法。利用水电机组非故障运行期间的数据计算不同工况下的特征参数健康值标准,使用劣化度描述机组运行期间特征量偏离健康值的程度,并通过集合经验模态分解法将原本具有非平稳性的劣化度时间序列分解为若干个平稳的分量序列,最后使用长短期记忆神经网络预测算法对机组劣化度进行预测。预测结果表明,该方法具有较好的预测精度,能准确地预测水电机组的劣化趋势。

关键词：水电机组劣化人工智能预测长短期记忆神经网络集合经验模态分解

基于时移多尺度波动散布熵和改进核极限学习机的水电机组故障诊断

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工程科学与技术 2024年第3期56卷 41-51页

作者：徐哲熙刘婷任晟民陈建林吴凤娇王斌西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

水电在能源供给结构改革中承担重要角色,随着风、光、潮汐等新型能源的不断接入,水电机组的负荷运行范围不断加宽,导致水电机组发生事故的概率增加,因此,开展水电机组智能故障诊断研究具有十分重要的现实意义。本文针对水电机组振动信... 详细信息

水电在能源供给结构改革中承担重要角色,随着风、光、潮汐等新型能源的不断接入,水电机组的负荷运行范围不断加宽,导致水电机组发生事故的概率增加,因此,开展水电机组智能故障诊断研究具有十分重要的现实意义。本文针对水电机组振动信号中蕴含大量噪声信号,干扰故障诊断的问题,提出一种时移多尺度波动散布熵和改进核极限学习机相结合的水电机组故障诊断方法。首先,结合信息熵理论与时移思想,在多尺度波动散布熵的基础上,采用时移理论替代多尺度波动散布熵(MFDE)中传统的粗粒化过程,提出时移多尺度波动散布熵(TSMFDE),通过仿真实验,证明所提方法具有良好的时序长度鲁棒性、抗噪性及特征提取能力,解决了传统多尺度熵粗粒化不足的问题。然后,利用具有可移植性强、寻优能力强和收敛速度快等特征的算术优化算法(AOA)对核极限学习机(KELM)的正则化参数和核函数参数进行寻优,建立AOA-KELM分类器,解决了KELM超参数难以调节的问题。最终,通过转子试验台模拟实验,将TSMFDE提取的特征输入分类器中,完成模式识别工作。仿真结果表明,所提模型取得最高的诊断精度,达到了100.0%,相对于其他流行模型,本文所提模型展现了明显的优势,验证了所提模型的良好诊断精度。

关键词：时移多尺度波动散布熵核极限学习机算术优化算法水电机组故障诊断

协调AGC与PFR的水电机组有功/频率联合控制策略及应用

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电网技术 2023年第5期47卷 1762-1769页

作者：王官宏高剑汤凡李甘李莹艾东平李文锋中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网四川省电力公司四川省成都市610041 国家电网公司西南分部四川省成都市610041

电网频率在系统扰动发生后将持续波动,机组一次调频(primary frequency control, PFR)与自动发电控制(automatic generation control,AGC)将先后动作,AGC与PFR作为系统频率调节的主要手段,二者协调动作对频率稳定至关重要。近年来电网... 详细信息

电网频率在系统扰动发生后将持续波动,机组一次调频(primary frequency control, PFR)与自动发电控制(automatic generation control,AGC)将先后动作,AGC与PFR作为系统频率调节的主要手段,二者协调动作对频率稳定至关重要。近年来电网实际扰动和水电机组现场试验多次出现了机组AGC与PFR不协调的现象,AGC反向调节PFR,或者PFR动作闭锁AGC(含闭锁反向AGC)调节的现象十分普遍。基于系统计算分析及机组调试发现的问题,提出了一种多模式适应的监控系统有功/频率联合控制系统模型结构,通过在监控系统有功控制结构上设计调频修正逻辑,可实现当频率变化时实时计算调频功率目标值以动态修正监控系统功率给定,实现AGC和PFR的指令叠加。同时为提高监控系统有功/频率联合控制的适应性,在监控系统新增的调频修正逻辑可设置2套独立参数,以匹配调速系统大/小网控制模式。该策略已在白鹤滩等20余台水电机组示范应用,从机组投产至今保持安全稳定运行,解决了水电机组PFR与AGC协调难题。在高占比水电系统及水电高占比新型电力系统中,该策略可以保障水电机组稳定、足量贡献一次调频和二次调频功率,对维护系统频率稳定具有重要意义。

关键词：有功/频率联合控制自动发电控制一次调频水电机组频率稳定

水电机组PID功率调节对异步送端电网的频率稳定性影响

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电力自动化设备 2019年第11期39卷 217-223页

作者：胡林申建建曾云刘本希吴英王子伟华能澜沧江水电股份有限公司云南昆明650214 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116023 昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

以我国首个异步运行的省级电网--云南电网为工程背景,围绕水电机组比例-积分-微分(PID)功率调节,提出异步送端电网频率稳定性分析方法。该方法分析了定值调节和一次调频系统由于超调和外部激励导致的输出功率振荡特征,揭示了PID调节系... 详细信息

以我国首个异步运行的省级电网--云南电网为工程背景,围绕水电机组比例-积分-微分(PID)功率调节,提出异步送端电网频率稳定性分析方法。该方法分析了定值调节和一次调频系统由于超调和外部激励导致的输出功率振荡特征,揭示了PID调节系统受初始干扰激发后所产生的超调振荡的成因、周期,明晰了外部周期性激励下调节系统持续振荡的机制及其正面或负面作用。结合云南电网的频率振荡案例验证了所提方法的有效性,并给出了防止水电机组PID功率调节引起电网频率振荡的改进策略,仿真结果表明该策略可以有效缓解水电异步送端电网的超低频振荡问题。

关键词：异步联网水电机组 PID调节频率稳定性一次调频

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水电机组状态监测数据清洗方法

中国农村水利水电 2022年第7期 187-192页

作者：金容鑫娄岱松黄华德毛汉领广西大学机械工程学院南宁530004

为了提高数据质量,针对水电机组的监测数据中含有高比例的异常错误,从错误数据辨识和缺失数据恢复两方面进行了研究。针对错误数据辨识问题,结合数据中具有的延时性和相似性等特征利用K-means聚类方法辨识出异常数据;针对数据缺失等问题... 详细信息

为了提高数据质量,针对水电机组的监测数据中含有高比例的异常错误,从错误数据辨识和缺失数据恢复两方面进行了研究。针对错误数据辨识问题,结合数据中具有的延时性和相似性等特征利用K-means聚类方法辨识出异常数据;针对数据缺失等问题,则根据数据中具有的小样本、非线性等特点,利用支持向量回归恢复缺失数据;构建了基于K-means聚类和支持向量回归的错误辨识和缺失恢复的数据处理方法。最后利用实际的监测参数验证了此方法的有效性。

关键词：水电机组监测数据数据清洗 K-means聚类数据恢复

水电机组经高压直流输电外送系统多频段振荡模式研究

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水电机组经高压直流输电外送系统多频段振荡模式研究

作者：杜夏冰华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

我国水电资源和负荷中心在地理上呈逆向分布特征,电能需要远距离、大功率传输,因此,基于电网换相的高压直流输电（Line Commutated Converter High Voltage Direct Current,LCC-HVDC）技术被广泛应用于水电外送工程中。然而近几年来,在... 详细信息

我国水电资源和负荷中心在地理上呈逆向分布特征,电能需要远距离、大功率传输,因此,基于电网换相的高压直流输电（Line Commutated Converter High Voltage Direct Current,LCC-HVDC）技术被广泛应用于水电外送工程中。然而近几年来,在水电出力集中的直流送端系统中多次出现了超低频振荡问题,此外,由于HVDC传输距离长、换流器等电力电子装置动态特性复杂,还可能引起同步发电机次同步振荡问题,系统整体振荡特性不清晰。因此,为保障电网的安全稳定运行,有必要探索水电机组经高压直流输电外送系统的多频段振荡模式及振荡抑制方法。首先,本文建立了水电机组经高压直流输电外送系统的小信号模型,包括水轮机、调速器、励磁调节、同步发电机、LCC换流站、直流线路、LCC控制系统以及系统接口,并与详细电磁暂态模型的阶跃响应结果进行对比验证。其次,采用特征根分析法,识别并提取了水电机组经高压直流输电外送系统中超低频、低频和次同步振荡三个关键频段振荡模态的基本特征,探究了影响各个振荡模态稳定性的关键电气/控制环节及其影响规律。结果表明,超低频振荡模态主要与水电机组调速器、水轮机、定直流电流控制器相关,适当增大调速器比例系数,牺牲调速器和定直流电流控制器的调节速度,可以增大超低频振荡模态阻尼;锁相环深度参与系统低频振荡模态;次同步振荡模态由水电机组和LCC-HVDC电气/控制系统共同作用决定,当交流系统强度较弱时,次同步振荡模态容易被激发,导致系统失稳。最后,基于上述振荡风险,探究了不同频段振荡的振荡传播路径,阐述了系统机械/电磁阻尼不足引起超低频/次同步振荡的产生机理,针对系统阻尼不足这一问题,在直流控制系统中引入了带相位补偿的附加阻尼控制器,并提出了一种多频点相位钳制的参数整定方法,计算出抑制特定频段振荡的控制器参数范围并制定了参数投切策略,通过电磁暂态仿真验证了多频段振荡抑制方法的有效性。

关键词：水电机组高压直流输电多频段振荡模态小信号稳定性附加阻尼控制器参数整定

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水电机组振动与噪声故障特征提取方法研究

水电机组振动与噪声故障特征提取方法研究

作者：刘悠勇湖南大学

学位级别：硕士

水电作为电力系统中调峰、调频和降低新能源并网对电网冲击的重要一环,水电站的安全稳定运行至关重要。传统水电机组定期停机检修方案虽然能够有效的发现并解决运行中存在的各种安全问题,但在一定程度上影响经济效益。水电机组的旋转特... 详细信息

水电作为电力系统中调峰、调频和降低新能源并网对电网冲击的重要一环,水电站的安全稳定运行至关重要。传统水电机组定期停机检修方案虽然能够有效的发现并解决运行中存在的各种安全问题,但在一定程度上影响经济效益。水电机组的旋转特性导致其80%左右的故障与设备振动异常有关联。因此,将水电机组的“定期检修”转变为基于振动状态监测的“按需检修”,可显著提高水电站的运维水平。在实际工作中,传统接触式振动传感器存在测频范围低和不适用于非接触式监测场景的问题。同时,由于水电机组早期故障信号具有幅值弱、调制性强和易受噪声干扰特点,早期机组故障特征往往难以准确提取。此外,机组自身结构的复杂性及其运行过程中同时受到水力、机械和电气等耦合因素的影响,使得机组的振动状态表现出强非平稳性。所以如何从复杂的机组振动信号中提取故障特征一直是水电机组状态监测的难题。针对上述问题,本文设计基于振动噪声信号的水电机组状态监测方案,提出以奇异值分解和多重匹配同步压缩变换为核心的机组故障特征提取算法。主要工作如下:1、针对机组早期故障信号幅值微弱和调制性强的特点,本文提出基于奇异值差值比(Difference Ratio,DR)指数和周期性调制强度(Periodic Modulation Intensity,PMI)指数的奇异值分解信号降噪方法。首先,由DR指数确定合适的Hankel矩阵行数,保证复杂多分量信号中的单分量可以被分解成幅值为原分量一半、相位与原信号分量相同的两个相似奇异分量。然后,在已有机械故障的先验知识下,通过自相关函数计算所有奇异分量的PMI指数。最后,根据各奇异分量PMI指数计算相应分量的重构权重,通过对奇异分量加权求和实现振动噪声信号降噪。仿真实验结果表明,基于DR和PMI指数的奇异值降噪方法可以从包含复杂背景噪声的监测信号中准确的提取出与机械故障相关的具有周期性调制特征的故障分量。2、针对同步压缩变换在处理强非平稳时变信号存在时频系数扩散、时频能量集中度低的问题,本文提出改进多重匹配同步压缩时频后处理算法。基于线性调频信号的短时傅里叶变换结果构造匹配瞬时频率估计算子,引入多重迭代操作减少匹配瞬时频率估计算子在处理强非平稳信号的瞬时频率估计误差。算法实现过程中,通过对迭代后的匹配瞬时频率估计算子进行二次取整操作确保分散的时频系数都能分配到正确的位置。在处理信噪比为30d B的强非平稳信号,相比于同步压缩变换和匹配同步压缩变换,多重匹配同步压缩变换的雷尼熵降低1.928和0.918,提取瞬时频率的均方误差降低0.1707和0.0037。同时,在0～30d B不同信噪比条件下,多重匹配同步压缩变换的上述两个指标同样要小于同步压缩变换和匹配同步压缩变换。实验结果表明,本文提出的方法在处理强非平稳信号中可以明显提高时频分辨率,并且具有较强的抗噪性。3、设计搭建水电机组振动噪声信号采集系统,提出基于改进SVD信号降噪方法和多重匹配同步压缩变换的机组故障特征提取方法,实现水电机组负荷调整判别、模拟敲击故障和尖锐故障特征频率的提取。在处理稳定负荷和变负荷的振动噪声信号中,基于多重匹配同步压缩变换所得时频图的基础上提取相应频带时频系数的均方根值实现水电机组稳定负荷和调负荷工况的区分;在处理模拟敲击故障的噪声信号中,基于DR指数和PMI指数的奇异值降噪方法实现了敲击故障信号分量的提取,结合包络分析得到相应故障特征频率2Hz;在处理模拟尖锐故障的噪声信号中,在多重匹配同步压缩变换的结果基础上提取出1700Hz附近故障分量的瞬时频率,根据瞬时频率重构出与尖锐故障相关的信号分量,结合傅里叶分析实现故障特征频率2Hz的准确提取。

关键词：水电机组特征提取信号降噪时频分析同步压缩