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[硕士论文] 胡宏
水利工程;港口海岸及近海工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:有压管道系统是引水系统的重要组成部分,水力发电过程中高压管道内常常伴随着水击现象,而且此现象不可避免。为减小水击对水电站有压管道系统的影响,通常在有压管道系统中布置调压室以破坏有压管道系统的封闭性。而如何高效的运行调压井与管道系统,一直是水击研究的热点。本研究对有压管道系统非恒定流进行三维数值模拟,为类似工程拓展了一种新方法,促进了水利学科的发展。
  本文以刘家峡有压管道为依托工程,采用SOLIDWORKS建立三维计算模型,GAMBIT对计算模型划分结构化网格,运用FLUENT计算流体力学软件进行计算。最后运用TECPLOT软件对计算结果进行后处理。该模型主要包括排发电支洞、调压井和电站高压管道;计算过程中运用动网格技术实现阀门的动态启闭。由于该模型(调压井内水流)涉及空气和水流两种介质不断交换问题,模型拟采用成熟的VOF技术处理该技术难题。采用已有的刘家峡有压管道非恒定流模型试验成果,对有压管道系统三维非恒定流数值模型进行验证。结果表明,两者吻合较好。初步认为本研究是可以成为研究三维有压管道系统的有效途径。
  两台机组同时丢荷下数模结果表明:流场方面:发电支洞与调压井连接处出现顺时针漩涡,高压管道靠近阀门的地方有顺时针旋涡。高压管道在弯管处流速流态变化较大。一个水击波传播周期内,有压管道系统内流速呈现出先减小再增大再减小再增大的规律。最大流速发生在调压井内。压力方面:一个水击波传播周期内,发电支洞与调压井、高压管道内压力呈现出先增大后减小再减小再增大的规律。最大压力发生在高压管道靠近阀门处的区域。紊动能方面:一个水击波传播周期内,有压管道系统紊动能和紊动耗散率均呈现处逐渐减小的规律。并且逐渐向调压井的下方移动。调压井与靠近阀门出的弯管区域紊动最大。
  两台机组增荷下数模结果表明:流场方面:发电支洞与调压井连接处出现顺时针漩涡,高压管道靠近阀门的地方有顺时针旋涡。一个水击波传播周期内,有压管道系统内流速呈现出先增大再减小再增大再减小的规律。最大流速发生在调压井内。压力方面:一个水击波传播周期内,发电支洞与调压井、高压管道内压力呈现出先减小后增大再增大再减小的规律,其中高压管道在1/4周期内产生了负压。最大压力发生在高压管道靠近阀门处的区域。紊动能方面:一个水击波传播周期内,有压管道系统紊动能和紊动耗散率均呈现处逐渐减小的规律。并且逐渐向调压井的下方移动。调压井与靠近阀门出的弯管区域紊动最大。
[硕士论文] 张国栋
控制工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:水电站的变压器一般安装在水电大坝附近的固定陆地上,该方式的走线较长、经济性差、建设成本高。随着科学技术的发展,逐步将变压器直接安装在水轮发动机附近的尾水平台上,从而大大降低了建设成本。由于尾水平台存在低幅随机振动,当变压器长期处于该工况时,将对变压器的安全运行产生不良影响。本文针对上述问题开展研究,通过获取安装在尾水平台上的变压器的振动特性,为这类变压器的优化设计提供技术支持。
  本文的主要研究内容如下:
  (1)变压器的振动分析。变压器振动特征提取。建立被测变压器的三维模型,采用有限元分析方法对其进行模态分析,确立变压器的固有频率和振型,并分析尾水平台典型振动激励下的变压器响应,以确立变压器振动特性。
  通过分析变压器振动机理,确定变压器振动的各影响因素。采用主成分分析法分析变压器振动关键影响因素。通过分析水电站尾水平台振动波形及频谱,对变压器时域特征进行提取。
  (2)变压器对水电站尾水平台的振动响应分析。分析变压器运行工况,基于典型运行工况对多个已投运水电站的尾水平台开展振动现场实测,获取水电站尾水平台多个关键部位的振动特性,确立变压器振动激励的特性。
  (3)变压器振动的在线监测设计。设计在线振动监测系统,对振动传感器进行了选型设计,并进行了电路板选型设计、硬件电路设计、板卡程序设计及计算机分析程序设计。
  (4)变压器振动监测系统的工程应用。将变压器振动监测系统安装在某水电站的被测变压器上,对正在运行的被测变压器进行动态振动特性监测。基于监测结果分析尾水平台振动对变压器运行的影响,为优化变压器设计提供技术支持。
[硕士论文] 苟晓峰
土木工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着西藏水电能源逐渐得到开发,在高山峡谷地带修建大型水电站,由于水电站拟建位置复杂的地质环境,导致了越来越多的岩质高边坡的稳定性问题。如美水电站地处澜沧江上游河段的西藏芒康县境内,水电站拟建的心墙堆石坝高达315m,是我国甚至是世界上的高坝之一。如美水电站泄水口边坡的主要岩性为英安岩,为深切“V”字型河谷。泄水口边坡地形上表现为陡峻,组成边坡的岩石坚硬、岩体的结构面比较发育、地表岩体受到风化作用以及卸荷的作用强烈,泄水口附近区域的地应力比较复杂。因此,对泄水口边坡的开挖以及稳定性的分析具有十分重要的现实意义。本文以如美水电站泄水口边坡为研究对象,通过对边坡的工程地质条件、岩体结构特征等研究,以定性和定量分析相结合的思路来综合评价泄水口边坡在天然以及分级开挖条件下的变形破坏,基于其变形破坏形式来评价泄水口边坡的开挖以及稳定性。取得的主要研究成果如下:
  (1)根据对泄水口边坡的地质调查,结合复查结果,查明了泄水口边坡结构面的发育特征。将泄水口边坡的结构面分为原生、构造以及浅表生结构面;根据结构面分级标准,在泄水口附近仅发育有后三种结构面,分别为Ⅲ级、Ⅳ级以及Ⅴ级结构面。根据野外调查结果,发现泄水口边坡的岩体受到的风化作用比较强烈,主要为表层岩体的均匀风化;山脊和沟谷处的卸荷深度不同,山脊处的卸荷深度大于沟谷处的卸荷深度;在岸坡坡脚和岸坡部分缓坡区域多集中发育有崩塌堆积。
  (2)由二维离散元UDEC模拟结果可知,泄水口边坡的变形破坏模式与现有的破坏现象比较相符。在天然状态下,表层的局部位置存在有较大的变形,但总体的变形较小,坡体位移由坡表至深部逐渐减小,碎裂岩体分布区域位移显著大于其他区域,这与现场和平硐调查定性分析的结果一致。暴雨工况下边坡的总的位移规律没有变化,但坡体的位移增大范围有所扩增。边坡在分级开挖的工况下,后一级开挖的变形大于前一级,但前三级开挖条件下都未形成潜在的不稳定块体,仅在第四级开挖条件下产生了潜在的不稳定块体。
  (3)采用有限差分法和传递系数法,系统研究了在天然状态、暴雨状态和开挖工况下泄水口边坡的稳定性。用有限差分法得到边坡在天然和分级开挖状态下的应力、变形情况,并采用了传递系数法分析了边坡潜在的组合块体的稳定性情况。由三维数值模拟知:天然状态下,在边界、断层和长大裂隙周边会出现局部的拉应力集中现象,总体上认为边坡是稳定的;暴雨工况下边坡相较于天然工况无论是坡表拉应力水平,还是坡体内部剪应力水平均有明显的升高,坡体内尽管存在剪应变集中,但其带尚未贯通,边坡在暴雨条件产生整体失稳的可能性较小;在第一、二级开挖后,在开挖底面及其附近的开挖面可能会产生破坏,第三阶段开挖后,除了卸荷回弹外其他的变形不显著,但总体的变形仍然较大,边坡的稳定性差。根据传递系数法结果可知:仅在地震条件下,块体的稳定性较差,在其他工况下的边坡均处于稳定状态。在地震工况下,未开挖时的块体1和块体3处于欠稳定状态,开挖后块体1、块体3、块体4岩脉前部分处于不稳定状态,各块体组合处于稳定状态。
  (4)基于上述研究成果,泄水口边坡开挖后主要影响的范围是开挖底面及附近的开挖面的岩体,其发生失稳的可能较大,是边坡治理的重点,要防止开开挖底面及其附近的开挖面在开挖面附近发生剪出。
[硕士论文] 李伟
水工结构工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:压力管道是水电站输水建筑物的重要组成部分,起到将水引入水电站厂房的作用。然而在长距离的输水工程中,往往采用集中供水或分组供水的方式,此时管道的分流部位就要设置岔管。月牙肋钢岔管是分岔管结构型式中最为常用的一种,其结构受力合理,安装简单,因此在国内外大中型水电站中应用十分广泛。
  月牙肋岔管设计通常是根据规范公式初步拟定基本设计参数,然后结合有限元法进行结构安全校核及优化。然而,由于月牙肋岔管的体型参数对岔管承载性能间存在尚不能公式化的耦合关系,所以在结构优化设计过程中常需要反复调整其体型设计参数,并进行计算分析。为探明岔管承载性能的影响因素,并可开展高效结构设计与分析,本文开展了月牙肋岔管参数化建模与承载性能影响因素分析,主要内容包括:
  (1)结合规范设计计算公式,给出月牙肋岔管的初步设计和参数化建模方法,建立了基于ANSYS的月牙肋岔管三维参数化建模方法。为高效开展月牙肋岔管设计提供了便利。
  (2)揭示了月牙肋岔管体型参数中腰线转折角、公切球半径和肋板厚度对岔管特征点的应力和岔管极限承载力的影响规律,指出腰线转折角对岔管应力影响十分显著,给定了腰线转折角的取值建议。
  (3)揭示了不同应变硬化模型对月牙肋岔管极限承载力的影响,考虑材料应变硬化计算所得极限承载力更接近试验值。验证了简化计算模型可用于岔管结构极限承载力的计算分析。
[硕士论文] 李潇
地下水科学与工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:“三江”北段盐井地区位于青藏高原东南缘昌都—思茅地块中部,为澜沧江梯级水电规划上游河段。晚三叠世小定西组(T3x)玄武岩受控于区域构造沿澜沧江呈SN向展布,在藏东盐井一带主要分布于澜沧江左岸,拟建曲孜卡水电站上坝址地下厂房拟布设其中,但平硐、钻孔、热水均不同程度地揭示了小定西组(T3x)玄武岩岩温异常现象。受复杂地质条件制约,工程建设深度逐渐增大,伴随而来的岩温异常现象越来越多,但由于其影响因素众多且形成机理复杂,使得有关岩温异常机制分析、局部地温状况查明以及深部地温预测等缺乏系统研究。因此,深入且系统地研究盐井地区小定西组(T3x)玄武岩岩温异常机制,不仅可丰富昌都微陆块局部热流异常机制研究,还可为分析工程建设中因水热活动引起的热害问题提供参考。
  为了探究藏东盐井地区小定西组(T3x)玄武岩岩温异常机制,本文结合区域地热地质环境,分析研究区热水系统循环演化和玄武岩岩温异常特征,并采用FEFLOW有限元软件模拟水—岩热传递过程,进一步推演其异常机制。在此基础上,分析岩温异常对拟建曲孜卡水电站上坝址地下厂房的影响,并提出相应防治措施。在研究过程中得到以下认识:
  (1)藏东盐井地区位于昌都—思茅地块构造线开始收敛处,各尺度褶皱、断裂构造繁杂。其中,发育于该地块中生代坳陷盆地内的两组近SN向次级构造单元边界断裂,将此坳陷盆地错断为3个次级断块,并协同澜沧江的深切割,对研究区水热活动起着控制性作用。
  (2)结合区域地热背景以及水文地球化学特征,将研究区热水系统划分为玄武岩系统、盐井系统、曲孜卡系统和外围温泉。玄武岩系统热水补给来源为恩古卡高山区大气降水,沿觉龙乡—额曲断裂破碎带向深部径流,因该断裂被巴美断裂于澜沧江左岸阻断,使得热水沿巴美断裂破碎带及其分支断裂上涌出露;盐井系统盐卤水起源于罗尼乡高山区大气降水,顺层向南径流,在盐井地区因澜沧江强烈切割且侏罗纪地层变薄甚至缺失而沿盐井—四水背斜轴部纵张裂隙向上排泄;曲孜卡系统热水补给来源为九吉子附近三叠纪火成岩及印支期花岗岩高山区大气降水,沿窝木扎—碧土断裂径流至澜沧江右岸,顺牛场断裂破碎带上涌排泄;外围温泉补给来源为附近高山区大气降雨入渗补给,经短距离径流,排泄于澜沧江两岸或深切支沟。
  (3)平硐、钻孔和温泉均揭示小定西组(T3x)玄武岩岩温异常,其机制为深循环热水沿巴美断裂及其分支断裂上涌,形成附加热源,与正常地温场相叠加,构成地下水水位以下为对流传导型传热而地下水水位以上为传导型传热的热传递机制,从而呈现热水排泄区玄武岩局部岩温异常现象。
  (4)根据小定西组(T3x)玄武岩岩温异常机制,结合区域地热地质背景,运用FEFLOW软件分别搭建两个不同尺度的数值模型。模型一概化时未考虑地层变化和构造展布,其渗流场水头分布主要受地形控制,中部恩古卡地区水头值高,为地下水补给区,澜沧江水头值最低,为区域控制性排泄边界。基于模型一,模型二刻画出巴美断裂及等效于觉龙乡—额曲断裂的承压含水层,模拟结果显示地下水沿等效承压含水层东西向径流,并在含水层与巴美断裂的交汇处沿巴美断裂上涌至地表排泄,致使巴美断裂附近出现了明显的局部地温正异常,进一步验证玄武岩局部岩温异常起因于玄武岩系统水热活动。
  (5)基于数值模拟结果,推演2300m高程的平切面地温分布,其温度值以巴美断裂为中心向东西方向呈先减小再增大规律。拟建曲孜卡水电站上坝址地下厂房在该平面处的温度介于22~60℃,最高热害等级为Ⅳ,施工、运营过程都将面临高岩温和热水带来的热害问题,需采取有效措施进行防治。
[硕士论文] 王晶
水利水电工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:泄洪雾化不仅受水力条件和运行方式的影响,还与坝区的局地天气情况密切相关。针对坝区泄洪期间的局地天气做了多方面的工作,可归纳为以下三个部分:
  第一部分,雨雾过程的数值模拟、以及雾雨生消机制的研究。应用WRF数值天气预报模式对溧水河乌刹桥段的一次雨雾过程进行数值模拟研究,将模拟结果结合气象观测数据,初步分析了本次雨雾过程的形成、维持和消散机制。
  第二部分,建立坝区局地气象场数值计算模式。应用WRF数值天气预报模式,对水电站泄洪期间的局地气象场进行数值模拟研究,得到坝区泄洪期间温度、相对湿度等天气要素的分布和大小情况。
  第三部分,建立坝区泄洪期间的局地天气分型模型。确定局地气象场中影响水电站泄洪雾化的重要天气要素参数。应用Apriori算法挖掘关联规则的频繁项集,对局地各天气要素进行关联分析,建立天气分型模型;以二滩水电站和锦屏一级水电站为实例,分析了不同天气分型的条件下,坝区的局地气象场对泄洪雾化的影响。
[硕士论文] 杨雄
水利工程;水文学及水资源 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:随着我国越来越多的大中型水电站的投入使用,梯级水电站联合调度开始得到越来越广泛的关注,尤其是上游龙头电站对下游各级电站的补偿调节作用,可增大整个梯级的调度期发电量,具有可观的发电补偿效益。随着金沙江中游梯级各电站陆续投入使用,促使金沙江中下游梯级加入三峡核心水电站群,以实现整个水电站群联合调度的发电、供水、防洪、社会和和生态等综合效益的最大化。
  首先,本文以金沙江中游“一库八级”中的四级水电站为例,探索金沙江中游梯级联合发电调度的高效性和合理性,建立以发电量最大为目标的梯级联合优化调度模型,采用改进的GA-POA算法对模型进行求解,并与传统GA结合POA进行对比分析,以突出GA与POA结合运用的合理性,并计算梯级电站群联合调度的发电补偿效益。从年径流资料选择丰、平、枯三个典型代表年径流数据进行计算,比较不同代表年下计算结果的差异性,结果表明:金沙江中游梯级水电站的联合运行能有效提高整个梯级的总发电量,有效增大下游各级电站的枯期出力,使流域整个梯级出力过程趋于平缓,提高水量利用率,减少汛期弃水,且平均水量利用提高率满足丰水年>平水年>枯水年的规律,并能在一定程度上缓解汛期流域的防洪压力。
  其次,为使梯级水电站补偿效益分摊结果趋于合理化,既保证利益最大化,又兼顾公平性,最大限度地调动梯级电站参与联合调度的积极性,本文将Critic权重分析法与具有效益博弈特性的Shapley值法相结合,建立了Critic-Shapley补偿效益分摊法,并将其应用到金沙江中游梯级上的龙盘、梨园和阿海三个电站的联合调度补偿效益分摊中。在此基础上,将Critic-Shapley法的分摊结果与单指标法、离差平方法和Shapley值法的分摊结果进行对比分析。结果表明,Critic-Shapley法具有两点优势:在考虑边际贡献值的同时,兼顾了各电站本身的个体特性,能起到鼓励下游各级电站参与梯级联合运行的效果;充分肯定了龙头电站的补偿调节作用,有利于调动龙头电站参与梯级联合运行的积极性,以实现流域整个梯级的联合运行和总效益最大的目标。
[硕士论文] 陈紫薇
电气工程;电力系统及其自动化 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:储能技术是智能电网的关键技术,对新能源大规模并网消纳、实现“两个替代”、完成能源结构转型具有重要意义。压缩空气储能技术是目前在系统规模上可达到与抽水蓄能电站相同水平的储能技术,具有系统容量大、建设运行成本低、寿命长、储能周期与选址不受限制的特点,具有广泛的适用性与应用前景。根据热力学原理分析,等温压缩空气储能技术在理论上具有更高的效率,因此本文提出了基于等温压缩空气储能原理的虚拟抽水蓄能系统,研究其基于直线电机的系统运行控制策略,通过仿真验证控制策略的可行性。
  本文研究了虚拟抽水蓄能系统的设计、关键设备及工作特征,根据不同环节对液体的不同需求,设置三类液体源作为工作介质;基于虚拟抽水蓄能系统的特点,提出了适用于虚拟抽水蓄能系统稳定运行的恒功率运行控制策略和适用于电力系统对储能电站功率可调控需求的功率调整运行控制策略,以恒功率运行控制策略为研究重点,构建了虚拟抽水蓄能系统基本模型及分级运行模型,分析了两种系统模型的运行策略及数学模型,得到以速度和机械推力作为控制指令的直线电机的控制策略;采用基于SVPWM的磁场定向矢量控制方法,借助MATLAB/SIMULINK平台,搭建了永磁同步直线电机的仿真模型;根据系统运行策略及直线电机控制策略,对上述两种模型进行仿真,仿真结果验证了所提出的恒功率运行控制策略的可行性。
[硕士论文] 彭燕祥
水利工程;水利水电工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:我国一大批的高水头、大泄流量水电站的出现使得水电站的泄洪雾化问题成为目前研究的热点。目前对水电站雾化的研究方法可分三种,第一种是原型观测研究方法;第二种是理论分析方法;第三种是数值模拟研究方法。水电站下游非均匀物理场的特性是一个影响泄洪雾化的关键因素。应用WRF-LES多尺度耦合模型和CFD模块,对水电站下游的非均匀物理场进行数值模拟研究。论文的主要内容如下:
  (1)以有限区域数值模式WRF为基础,针对复杂山区地形区域进行高分辨率的中尺度动力数值模式研究。研究表明:对于区域的风速模拟计算,春季的最优物理过程方案为MYJ边界条件和Ruc陆面过程;夏季的最优物理过程方案为YSU边界条件和Ruc陆面过程;秋季的最优物理过程方案为MYJ边界条件和pleim-xiu陆面过程;冬季的最优物理过程方案为YSU边界条件和Ruc陆面过程。
  (2)应用中尺度动力数值模式和小尺度数值模式的耦合模型,针对复杂山区地形区域进行高精数值模拟,得到风场的时空分布。结果表明LES小尺度模拟较中尺度模拟结果相比,具有更高的水平分辨率,精细化程度更高,更加能够反映出地形对风场的影响情况。
  (3)运用WRF-LES多尺度耦合模型对二滩水电附近区域进行动力降尺度数值模拟研究,并对计算结果的小时平均风速、温度、压强等非均匀物理场进行数据可视化研究分析。研究表明:水平分辨11m×11m的精细程度更加的高,对风场的细节刻画也更加的明显;随着高度的增加风速受地形强迫作用在不断的减弱,当高度达到500m后河谷地形的强迫作用基本可以忽略。
  (4)应用CATIA对二滩水电站下游区域的复杂地形建立3D模型,然后运用CFD方法对二滩水电站的一个泄洪工况时的水舌风场进行数值模拟研究,得到了二滩水电站泄洪情况下的水舌风场分布情况。
[硕士论文] 陈修材
电气工程 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:抽水蓄能电站对调节电网功率,保证电网安全稳定的运行有着举足轻重的作用,发电电动机是电站的核心设备之一,电机需要在静止、调相、发电、电动等工况进行频繁切换,具有起停频繁,双向旋转的特点。发电电动机在动态转换的过程中,电气参数会随之变化,为了明确动态转换过程中主要结构件的约束机理,有必要对动态转换过程阻尼绕组电流和电磁力进行系统研究,为发电电动机的优化设计和安全稳定的运行提供理论参考。
  本文在对国内外大量文献的分析基础上,论述了有关阻尼绕组电流与电磁力的研究现状,指出现有成果的研究方法,并确立了本文的研究内容。
  本文以某抽水蓄能电站发电电动机为研究对象,给出了二维时变运动电磁场的Maxwell方程,在此基础上推导了阻尼绕组电流和阻尼绕组洛伦兹力的表达式,并分别对电机多种运行工况下电机参数的变化进行分析。首先建立有限元模型分析了空载运行下的阻尼绕组电流及谐波,阻尼槽壁磁密。然后仿真计算了不同负载转矩时和不同励磁电流时的电机参数规律,如功率因数角,功率角,定子电枢电流,无功功率等,以及分析了不同负载转矩时的气隙磁密,阻尼条电流,阻尼槽壁磁密,阻尼条洛伦兹力。
  最后就不同负载状态的转换过程,对阻尼绕组的洛伦兹力进行仿真计算,得到额定负载分别过渡到0.2倍负载,0.4倍负载,0.6倍负载,0.8倍负载的过程,阻尼条洛伦兹力的变化情况与规律。本文研究的不同工况下的阻尼绕组电流与洛伦兹力可以为后续的阻尼绕组结构优化,阻尼绕组损耗等问题提供参考。
[硕士论文] 董春明
力学 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:潮流能作为海洋可再生能源的重要组成部分,具有能量密集度高、清洁无污染、储量丰富等特点。随着传统化石能源日益匮乏以及环境问题愈发严重,潮流能的开发利用得到各国的广泛关注。在实际工作时,潮流能电站除了承受风、浪、流等海洋环境载荷外,水轮机在工作时会带动周围流场产生巨大的水平载荷和倾覆力矩,直接影响漂浮式潮流电站的稳定性;此外,由于潮流电站工作所处海域水深一般较浅,锚链悬垂部分相对较少,在水轮机作用下锚链会受到冲击载荷,其变形能不足以抵抗外部载荷的作用,容易发生走锚或锚链断裂的危险。浅水系泊一直都是研究的热点问题,在设计锚泊方案时,若要增加锚链系泊力,需要延长海底躺链长度,导致成本增加,并且锚链的布置会占用更广阔的水域;若降低锚链预张力,则需减少锚链的跨距,增加躺链的相对长度,会导致浮体的飘曳范围增加,加剧结构物的运动响应。
  本文基于以上工程实际问题,以300kW水平轴漂浮式潮流电站为研究对象,结合潮流电站自身特点与工程实际情况,确定系泊系统的设计准则并进行系泊系统设计。首先基于三维势流理论,在频域范围内对漂浮式发电装置载体在规则波中的水动力特性进行分析,并对水动力学软件AQWA进行二次开发,将水轮机的水动力系数以实时变化的平均力形式加载到潮流能电站载体上进行时域耦合计算。在此基础上,基于悬链线理论将浮体在环境载荷作用下产生的各自由度位移视作锚链顶端的静位移,求解出系泊系统在该静位移下的实时回复力。通过求解锚链的位移-回复力曲线,具体分析不同系泊参数对锚泊链回复刚度的影响。最后,针对300kW漂浮式潮流电站的锚泊系统设计提出两种设计方案,分别在设计工况和生存工况下对系泊系统进行校核,对比分析确定最佳方案。
  本文可为基于水平轴水轮机的漂浮式潮流能电站运动响应预报以及浅水系泊系统设计、开发和工程应用提供理论指导和技术支持。
[硕士论文] 王坚
电气工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:为解决当今社会中迫在眉睫的能源短缺和环境污染等问题,兴建大型水电站俨然成为全球日益重视的方案。因此水电站逐步扩大了在能源结构中的比例,在电力系统中有着举足轻重的价值和地位。受制于地理环境的限制,水电站往往与其升压站伴随配置。此外受到绝缘材料技术发展的限制,电压等级越高的电气设备的安全绝缘裕度反而越小。因此水电站的高电压等级升压站面临的站内过电压问题,尤其是本文主要探讨的振荡频率较高的雷电过电压和特快速暂态过电压,直接关系到水电站乃至电力系统的安全性和可靠性。
  本文以图形化电磁暂态计算程序ATP-EMTP为计算工具,以巴基斯坦的苏基克纳里水电站工程项目为仿真对象。根据该站的实际布置,针对站内每一类电气元件逐一介绍了其对应的高频等效模型。在此基础上,分别针对该升压站的雷电过电压和由分闸操作隔离开关引起的特快速暂态过电压,以偏严格的方式设定了仿真的计算条件。通过分析仿真结果,讨论了不同实际条件下雷电过电压和特快速暂态过电压在站内的分布规律,同时校验了该升压站绝缘配合方案的有效性。这对于其他500kV水电站升压站的同类问题具备重要的参考价值。
  结果表明:1、水电站500kV的GIS与架空出线之间通常铺设较长的GIL,相对于其他类型的普通变电站,这一结构特点无论是对于雷电过电压还是VFTO的抑制都十分有利。2、当避雷器配置方案是在线路入口侧和变压器侧母线同时安装时,基本可以保证设备主绝缘的安全。3、升压站主接线结构是影响站内雷电过电压水平的重要因素。主接线的网络拓扑结构越简单,即,分支母线越少、并联设备越少,则相同位置上的雷电过电压就越高。4、VFTO的波形特征与隔离开关分闸操作前系统中带电母线的结构和长度具有相关性。当带电母线长度较短且并联设备较多时, VFTO的高频分量更集中,最终体现VFTO的振幅也更高;反之,虽然阻尼增强,但是VFTO的起始陡度也变大,这意味着线圈设备的匝间绝缘需要加强防护。
[硕士论文] 孙华琛
软件工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:随着我国经济的快速发展,各领域对电能的需求与日俱增,为适应电力行业发展迅猛的趋势,需要电站进一步提升稳定性,及时处理运行缺陷,保证电力生产的安全、可靠。电站运监系统是电力生产企业最重要的信息化平台之一,目的是通过对电站运行数据的统一管理,全面提升监测分析能力。现在电站运监系统已经积累了大量数据,包括非结构的运行日志和结构化的指标数据,对这些数据的分析利用还处于起步阶段,自动化水平非常低,耗费人力物力,也缺乏时效性。
  为了提高电站运监数据的利用能力,提升电站设备的精益化管理水平,本文以抽水蓄能电站的运监数据为研究对象,基于本人在国网新源公司的实习工作,结合对新源公司运监业务的研究,提出了适用于电站运监的场景分析模型,并设计了基于Spark大数据处理框架的场景分析与可视化决策支持系统。
  本文具体研究工作及成果如下:
  (1)深入探索电站运监业务的开展情况和已有成果,研究传统情景分析方法的思想,提出针对电站运监系统的场景分析需求。
  (2)搜集和整理国内主要抽水蓄能电站近5年的运监数据,基于Spark大数据处理框架,进行运监数据的预处理、特征提取和分类等研究,依次构建运监场景的生成、缩减和分类模型,实现了场景分析过程和结果的可视化,提出电站运监缺陷的决策支持方法。
  (3)基于本文提出的场景分析模型,结合大数据和可视化技术,设计了电站运监场景分析与可视化决策支持系统,有效提升了电站运监数据的利用水平,为电力生产提供辅助支持。
[硕士论文] 孙伦
水利工程 河北工程大学 2017(学位年度)
摘要:在水利水电工程建设中,泄洪消能防冲是直接关系到工程安全的复杂问题,是水利水电工程领域非常重要的研究课题,对水利枢纽的布置形式和工程规模有重要影响。随着中国水利水电工程的发展,面临着高水头、单宽流量大、下游河床地质条件复杂等问题,消能防冲问题十分突出。由于各工程的地形地质条件、水文特性及河道特性存在差异,因此,应针对具体工程、具体问题,选择既安全又合理的下游消能防冲方式。
  对于低水头、大流量的水利工程,底流消能是一种常用的消能方式,具有水跃稳定、消能效果好、下游水面波动小的特点。工程中常通过采用底流消能与辅助消能工相结合的形式,以减小工程量、提高消能效率。新疆某水电站是一座典型的低水头、大流量水电站,该电站拦河引水枢纽泄洪闸采用底流消能。由于河流夏洪6~8月来水量占全年来水量的60%~70%,上游来水达到设计洪水和校核洪水时,对下游河床冲刷严重。因此,为保障设计安全性,对该工程消能措施开展物理模型试验研究,并通过试验对水利枢纽下游的水流特性及河床冲刷进行研究。
  本文建立几何比尺为1∶40的正态整体水工模型,对拦河引水枢纽进行了系统的消能防冲试验研究。当上游来水为设计洪水时,首先通过改变尾槛坡度和高度,对其消能效果进行验证。在此基础上,针对原设计方案存在的问题,结合不同的辅助消能工进行优化试验。优化一将原工况坡度为1∶1.5的尾槛改为垂直尾槛;优化二对消力池水平护坦加长3.75m,并采用垂直尾坎与趾墩消能工相结合的形式;优化三在优化二基础上对尾槛加高0.8m;优化四对消力池水平护坦加长3.75m,并采用齿形尾坎。通过对泄洪闸泄流能力、水深、流速及下游河床冲刷进行对比分析,最终确定采用优化四方案,试验效果最好。将优化四方案应用于校核洪水工况,也取得了良好的消能效果。
  本论文最终确立了加长水平护坦并采用齿形尾槛,解决了新疆某水电站拦河枢纽的消能防冲问题,对类似工程的消能防冲问题的研究具有一定的借鉴作用。
[硕士论文] 宋家兴
水利工程 河北工程大学 2017(学位年度)
摘要:泄水建筑物是引水式电站的重要组成部分,电站的安全运行与之密切相关。泄水陡坡是常见的水电站泄水建筑物,在设计过程中,将工程布置与周围的环境互相结合,充分利用地理条件,布置出一条体型合理并且满足工程需求的泄水陡坡是十分必要的。因此,在保证新疆某水电站工程安全运行的前提下,对该水电站泄水陡坡的水力特性及结构优化进行深入而全面的研究。
  本文在国内外学者对水电站泄水陡坡的水力特性研究的基础上,根据工程设计单位提供的水电站设计资料,建立水工物理模型。基于物理模型试验对原设计方案泄水陡坡的泄流能力、整个泄水陡坡的沿程水位及流速、泄水陡坡出口处与尾水交汇的形态等方面进行了初步的研究。然后根据试验观察结果以及对试验实测数据的分析,对泄水陡坡两种工况的沿程水深、流速、压强分布、两级消力池的消能效果和出口流态以及第二级消力池后尾水渠的冲刷情况作出评价,并对物理模型试验中出现的问题进行优化。针对优化方案再次进行水工模型试验,验证优化方案能否满足工程实际运行的需要,并最终得出最优方案。同时针对工程所在地区开展了泄水陡坡排冰试验,验证泄水陡坡排冰排漂的能力。
  物理模型试验研究结论表明:在排冰排漂工况52.5m3/s的排冰流量试验中,泄水排冰闸运行情况良好,能够有效的排出漂浮物,但在陡坡与消力池的连接段存在少量浮冰堆积的情况。在最不利工况365m3/s流量的试验中,一级消力池内存在水面波动较大、水流溢出边壁的情况。针对原设计方案中存在的问题提出3种优化方案,并对优化方案进行了物理模型试验。通过物理模型试验对水位、流速和消能效果与原设计方案进行比较,结果表明优化方案三通过在消力池顶部布设消波梁可以有效的解决原设计方案中所出现的问题。
[硕士论文] 赵二平
建筑与土木工程 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:水电站的压力钢管道施工中,岔管的制造工艺复杂,工期长,岔管的加强肋与两侧管壳的焊接应力高,易出现层状撕裂而导致结构失稳。因此,岔管制成后需进行水压试验,以检验压力钢管设计合理性和正确性以及压力钢管制造及安装质量,保证安全运行,验证钢岔管焊接接头性能的可靠性,削平残余应力的峰值,并部分消除岔管焊接应力;同时对主岔管和支岔管应力集中的断面进行应力应变测试。
  缅甸瑞丽江一级水电站为引水式电站,布置两条平行的压力钢管道,每条钢管道末端各设置一个主岔管和一个支岔管,型式均为内加强月牙肋岔管,承受的设计水头为4.12MPa。压力钢管道安装工作属于关键线路,影响直线工期,岔管的安装进度又是关键中的关键;另外,支管、岔管部位以Ⅴ类围岩为主,一期开挖支护之后,岩石应力释放很大,岔管必须在洞内组装,需要对隧洞进行二次扩挖,方可满足组焊、安装、试验等工作的空间要求,更增加了围岩变形的风险。鉴于上述情况,研究确定对压力管道的主岔管和支岔管进行联合水压试验,即把主岔管、支岔管、支管组合成联合的试验系统,进行一次性水压试验。
  本论文对岔管联合水压试验全过程进行研究,包括试验目的、工艺设计和试验过程,通过对实测数据进行分析,证明岔管结构应力状况正常,各测点均处于安全储备较大的弹性变形范围内,有效降低了焊缝的残余应力,说明岔管联合水压试验的工艺可行,可以有效缩短压力钢管道安装工期,降低建设成本,利于提高工程质量,降低了不良围岩地质条件对管道安装的安全风险。研究结论可供类似工程参考。
[硕士论文] 罗斌
工程硕士 广西大学 2017(学位年度)
摘要:当前国内越来越多的大机组并网运行,以超高压电网组成的电力系统主干网的建设投运,我国目前的电网结构有了显著的加强,大大提高了无功补偿的能力。电力系统中最大的无功源就是发电机。近年来,大容量的机发电机并网运行以及电网输电电压大幅提升,电压的质量就成为了大型电网运行稳定性和经济性的关键因素,同时电压质量水平也是评价电网电能质量的重要指标。通过有效的手段对无功及电压进行控制,可以提高电力系统运行的稳定性与安全性,有效减少网损,提升电网的经济效益。自动电压控制系统(AVC),就是实现对无功功率与电压的优化控制的重要手段。
  本文将自动电压控制技术与龙滩水力发电厂AVC的实际应用情况相结合,进行了深入研究与分析,确立了龙滩水力发电厂AVC的设计方案,并且通过编制严格的测试流程对龙滩水力发电厂的AVC系统进行了全流程测试,通过设计合理的测试流程和测试目标,完成了对龙滩电厂的全面测试,使其顺利通过南方电网的认证,顺利投入商业运行,AVC系统有效地提高了龙滩电厂的电压调节精度进而降低了电网损耗,减少了运行人员工作强度,取得很好的经济和社会效益。
[硕士论文] 段太明
工程硕士 广西大学 2017(学位年度)
摘要:本论文首先论述了我国水电资源开发现状、电力市场改革发展情况以及提高水电站经济运行的必要性等内容。结合电站生产运行实践阐述了电站低谷全停运行模式提高水能利用率的原理,并详细分析了电站实施低谷全停运行模式的技术方案和改进措施。
  论文总结分析了近年来电站低谷全停运行模式的实施情况,探讨电站低谷全停运行模式发电效益的计算方法,分别应用“切顶法”和“削边法”计算低谷全停发电效益,并对有关计算结果进行了验证分析。
  论文重点研究了在电力市场机制下建立的电站低谷全停运行最优模型。根据国家当前电力体制改革现状及水电行业分时电价实施情况,建立了峰谷电价模型;结合电站机组特性及有关运行约束条件,研究建立了电站低谷全停运行最优模型,采用原始-对偶内点法进行分析计算,并在Matlab中采用Yalmip建模工具进行求解。
  最后,总结分析了论文研究所取得的成果,对需继续研究解决的问题进行了展望,并对今后电站经济运行管理工作提出了意见和建议。
[硕士论文] 何小军
水利工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:我国抽水蓄能电站发展迅速,已成为世界上抽水蓄能装机容量最大的国家。安全监测自动化是建设数字型、智能型抽水蓄能电站的重要建设内容。
  本文对工程安全监测自动化系统进行了分析研究,并在泰安抽水蓄能电站工程实践中加以应用,论文内容主要包括:
  基于文献资料系统总结了抽水蓄能电站安全监测自动化的意义,安全监测自动化发展历程,并介绍了以泰安抽水蓄能电站为工程背景的安全监测自动化的研究内容与技术路线。
  设计了基于BGK-MICRO为核心的分布式监测数据自动采集系统,涵盖了设备选型、测量单元的编号和地址编码,不同类型仪器电缆芯线与测量单元通道端口的连接,系统通讯网络及架构、电源系统及防雷接地方案。
  组建了监测管理中心站的局域网架构和通讯连接,阐述了采集软件的功能及各类传感器的通道配置方法。
  提出了安全监测信息系统方案和功能实现的途径,系统软件由安全监测信息管理软件、大坝安全监测信息网、数据转入软件、远程数据传输软件以及信息报送软件组成,通过隔离装置实现了内网与局域网的物理隔离和数据传输。
  研究成果应用于泰安抽水蓄能电站安全监测自动化改造工程实践中,构建了统一的工程安全管理工作平台,实现了集水工管理、工程安全监测于一体,提高了监测质量和效率。
  研究成果对类似项目的自动化改造具有很好的借鉴和参考价值。
[硕士论文] 姜凯
电气工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国水电资源的大规模开发,梯级电站群不断地涌现出来。为了高效地利用丰富的水能资源,提高梯级水电站自动化水平和生产效率,经济、合理、高效地对同一流域梯级水电站实行联合梯级自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)及计算机监测与控制都十分必要。本论文以澜沧江流域为例,分析了梯级电站AGC的实现方案,改进设计了澜沧江流域水电站集控中心的计算机监控系统。
  本论文研究的内容主要有以下几个方面:
  1、对澜沧江流域概况及该流域水电站进行了简单介绍;
  2、对水电站厂内AGC的数学模型及常用算法、水电站AGC的控制方式、机组启/停确定原则和监控系统中AGC的工作方式等进行了详细的描述;
  3、对梯级AGC的数学模型和常用算法及计算机监控系统中梯级AGC功能进行了分析;
  4、对澜沧江流域梯级水电站计算机监控系统结构进行设计。以澜沧江流域集控中心为例,针对目前集控中心的监控系统在软硬件架构方面存在的问题提出了分区规划和合区网络设计方案,
  5、对本文所做工作进行总结。
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