小水电站辅助运行系统的研发与应用.pdf

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1、小水电2011年第6期(总第162期)第二届“中国小水电论坛”论文专辑小水电站辅助运行系统的研发与应用赵林明刘建国习华勇(河北工程大学水电学院河北邯郸056021)l【摘要】针对我国一些小水电站技术力量薄弱，运行水平低的问题，采用近代的一些智能计算方法、三维实体造型方法以及多种软件开发语言，研制开发出一套小水电站辅助运行系统。系统具有特性分析、模拟运行、优化运行和虚拟结构等多种功能，可以用于指导水电站中水轮发电机组的运行，有效地提高水电站的经济效益和水轮发电机组的使用寿命。图6幅。【关键词】小水电站水轮发电机组运行。目前，我国已有近5万座水电站，装机容量达2特性分析模块5000万kW，在我国

2、的“十二五”规划中，还将计划增加1000万kW装机容量的小水电。小水电在山绝大多数小水电站没有装设测流装置，一般也区经济发展和生态保护等方面，发挥了重要的作没有进行能量试验，所以对于水轮机的特性也不了用；但是，在绝大多数小水电站中，从技术角度解，比较多的是有一些从水轮机的模型综合特性曲看，运行管理水平比较低，不少小水电站中没有一线换算过来的运转综合特性曲线。但是由于制造、位相关专业毕业的大学生，这些原因造成了一些小安装等原因，换算过来的水轮机特性往往不准确，水电站不能有效地利用水资源，影响到水电站的经应该进行相应的分析，以了解水电站中水轮机的真济效益和水轮发电机组的使用寿命。鉴于这一情实特性

3、。况，研发了小水电站辅助运行管理系统。可以采用相对效率分析的方法对水电站中的水1系统的组成轮机特性进行分析。相对效率分析的出发点是不需要已知水轮机的过流量，而是通过与指定的某一个小水电站辅助运行系统针对不同的小水电站，参照工况点进行对比分析的方法，求出机组的相对其组成有一定的区别(见图1)。特性，对机组的运行规律有一个相对准确的了解。在分析过程中，需要在水电站中装设一定的检测设备，如对于混流式水轮机，要在蜗壳上安装差压计，蜗壳差压计的大小，反映了水轮机过流量的大小。水轮机相对效率的分析和计算，是建立在蜗壳差压计所记录数据的基础上的。当然最理想的是能够进行绝对效率的试验，对蜗壳测流时的流量系数

4、进行率定，以获取水轮机的绝对效率特性。3模拟运行模块有些水电站中装设了监测仪器，可以记录水轮图1系统的组成发电机组的一些运行信息，如上下游水位差、水轮机导水机构开度、机组的出力、一些部位的振动收稿日期：2011—04—22值、一些轴承的温度值等。这些监测得到的数据能作者简介：赵林明(1956一)，男，教授，主要从事水轮机够比较真实地反映水轮发电机组的运行特性，因运行的研究工作。Email：一123@263．net此，在这些记录的数据的基础上，采用现代的数值·53·第二届“中国小水电论坛”论文专辑SMALLHYDROPOWER2011No6，TotalNo162逼近方法，如人工神经网络方法等，

5、可以建立描述定水电站总的负荷时，合理调控机组开机台数和机水轮发电机组运行特性的数学模型[1](见图2)。组出力，使总的引用水量为最小，节省水资源；二是在给定引用水量的情况下，合理调控机组开机台数和机组出力，使水电站总的出力为最大，有效地利用水资源；三是控制机组在高效率的工况点运行(见图4)。图2人工神经网络的学习过程图4水电站优化运行分析的某界面当建立了相应的数学模型以后，就可以应用这些模型构建水电站中水轮发电机组的模拟运行系在实现上述小水电优化运行的目标的时候，除统。当给出水电站的一些运行参数，如上下游水位了考虑机组的出力限制之外，有时还要考虑机组的差、水轮机导水机构开度等以后，所建立的系

6、统就不稳定运行区域。确定优化运行方案时，要采用数能够快速地求出水轮发电机组的出力、轴承温度和据拟合、插值计算或是人工神经网络方法等方法，一些部位的振动值等(见图3)。这一方面可以用将机组的特性转化为相应的数学模型，以便于引用于运行人员合理地控制机组运行工况所参考，另一机组的特性。另外，确定优化运行方案，实际上是方面也可以与同工况下实时监测的数据进行比较，考虑一些约束条件时的多维优化问题，在进行相应以判断机组运行是否正常，在某种程度上还可以确研究和软件开发时，采用了先进的遗传算法进行寻定机组是否需要进行检修等。优计算，取得了较好的结果l2j。5虚拟结构模块当机组安装好了以后，绝大部分都是埋入件

7、，因此对于不具备专业知识的水电站运行人员来说，很难了解水轮发电机组的结构。对于研发的水轮发电机组三维计算机模拟图，还可以模拟一些动态过程，利用可以演示水轮机导水机构的工作原理，从接力器管路中油的流动，到推拉杆的移动、控制环的摆动、连杆拐臂的动作到图3某水轮发电机组的出力计算界面活动导叶的转动，非常逼真。所以，虚拟结构模块可以用于员工培训，还可以模拟水轮发电机组的拆4优化运行模块装过程，或者是根据电站的具体情况