抽水蓄能机组运行状态分析与智能故障诊断研究
发布时间:2021-04-14 08:53
随着我国能源结构转型的持续推进,抽水蓄能机组以其启停灵活、响应迅速、运行范围广等特点,在现代电力系统中发挥调峰调频、消纳电能、事故备用的关键作用,为提高供电侧电能质量、维护电网安全稳定运行,抽水蓄能电站智能化建设已成为水电行业发展的新方向。本文充分利用电站的基础设备信息和运行数据,对抽水蓄能机组进行模型机理探究和测量信号处理,开展系统运行状态的定量分析,实现了状态信号的特征提取和智能故障诊断,在此基础上,针对抽蓄电站特定工况下的实际工程应用场景,结合先进的系统集成理论和软件技术,完成电站网络化、可视化评估系统的设计与实现。本文主要研究内容和创新性成果如下:(1)与水电机组相比,抽水蓄能机组的运行状态更加复杂且转换频繁,工况切换过程中的水力大范围波动对过流管道、机组等设备的稳定运行产生了严重威胁。基于压力管道、调压室、球阀和水泵水轮机等关键过流部件的水力传播特性,引入各部件特征线方程构建了抽水蓄能机组调节系统的机理模型,提出基于GB-BP神经网络的水泵水轮机全特性曲线拟合方法,进而提升了机组参数的插值精度,通过将机组多种工况的数值仿真结果与实测数据对比,验证了所建机理模型的精度和适应性。...
【文章来源】:华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:100 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
水泵水轮机机组流量特性曲线
15图 2-7 水泵水轮机机组力矩特性曲线图中红线中间区域为水轮机和水泵工况的正常运行范围。从图中可以看出轮机全特性曲线包含五个运行区域,即水轮机工况区、水轮机制动工况区工况区、水泵工况区、水泵制动工况区,且若直接在原始曲线上插值,将性等误差严重影响模型结果。2)改进 Suter 变换
其转换关系式如下:222 2 2 211 11 11 112 211 11 1 12 2 2 211 11 11 11( )( , ) ( )( ) ( )( , ) ( ) ( )( ) ( )yyr r h hry yr r h hy ChWH x y y CN N Q Q C n q C hM M k m k hWM x y y C y CN N Q Q C n q C h (2-22)11 11 2 211 1111 11 2 211 11arctan( ) arctan 0arctan( ) arctan 0rrrrQ Q k q k hx aN N nQ Q k q k hx aN N n (2-23)其中,N11r、Q11r、M11r分别表示额定工况下单位转速、单位流量及单位转矩,h,qn,m 分别表示机组水头、流量、转速和转矩的相对值,x 为相对流量角。且各参数满足 k1>|M11max|/M11、k2=0.5~1.2,Cy=0.1~0.3,Ch=0.4~0.6,其具体值可根据情况由试算法确定。本文中,参数值分别取为 k1=10、k2=0.9、Cy=0.2、Ch=0.5,经过改进Suter 变换后的曲线 WH(x,y)和 WM(x,y)如图 2-8、图 2-9 所示:
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于智能电网的抽水蓄能电站智能化分析[J]. 梁启凡,李文雅. 通信电源技术. 2018(07)
[2]改进Hilbert-Huang变换的滚动轴承故障诊断[J]. 康锋,李文超,赵海松,杨茹萍,于晓凯. 河南科技大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]基于工况辨识和变分模态分解的风电机组滚动轴承故障诊断[J]. 刘长良,闫萧. 动力工程学报. 2017(04)
[4]基于VMD-HHT方法的水电机组启动过渡过程振动信号分析研究[J]. 杨华,陈云良,徐永,赵琼. 工程科学与技术. 2017(02)
[5]基于经验小波变换的振动信号分析[J]. 陈学军,杨永明. 太阳能学报. 2017(02)
[6]基于多小波和PSO-RBF神经网络的水电机组振动故障诊断[J]. 李辉,王毅,杨晓萍,贾嵘,罗兴锜. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]新的模糊聚类有效性指标[J]. 赵娜娜,钱雪忠,冯振华. 微电子学与计算机. 2016(08)
[8]贪婪封装二进制差分进化算法求解高维背包问题[J]. 钱淑渠,叶永强,武慧虹. 控制与决策. 2016(05)
[9]经验小波变换在旋转机械故障诊断中的应用[J]. 向玲,李媛媛. 动力工程学报. 2015(12)
[10]QAPSO-BP算法及其在水电机组振动故障诊断中的应用[J]. 程加堂,段志梅,熊燕. 振动与冲击. 2015(23)
硕士论文
[1]抽水蓄能机组调速系统精细化建模与控制优化[D]. 赵威.华中科技大学 2016
[2]基于回溯搜索算法的三峡—葛洲坝联合通航调度[D]. 侯彦红.华中科技大学 2015
[3]Hilbert-Huang变换在水轮发电机组振动评估中的应用[D]. 张海峰.西安理工大学 2007
[4]水电站过渡过程计算中的若干问题研究[D]. 黄贤荣.河海大学 2006
本文编号:3137042
【文章来源】:华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:100 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
水泵水轮机机组流量特性曲线
15图 2-7 水泵水轮机机组力矩特性曲线图中红线中间区域为水轮机和水泵工况的正常运行范围。从图中可以看出轮机全特性曲线包含五个运行区域,即水轮机工况区、水轮机制动工况区工况区、水泵工况区、水泵制动工况区,且若直接在原始曲线上插值,将性等误差严重影响模型结果。2)改进 Suter 变换
其转换关系式如下:222 2 2 211 11 11 112 211 11 1 12 2 2 211 11 11 11( )( , ) ( )( ) ( )( , ) ( ) ( )( ) ( )yyr r h hry yr r h hy ChWH x y y CN N Q Q C n q C hM M k m k hWM x y y C y CN N Q Q C n q C h (2-22)11 11 2 211 1111 11 2 211 11arctan( ) arctan 0arctan( ) arctan 0rrrrQ Q k q k hx aN N nQ Q k q k hx aN N n (2-23)其中,N11r、Q11r、M11r分别表示额定工况下单位转速、单位流量及单位转矩,h,qn,m 分别表示机组水头、流量、转速和转矩的相对值,x 为相对流量角。且各参数满足 k1>|M11max|/M11、k2=0.5~1.2,Cy=0.1~0.3,Ch=0.4~0.6,其具体值可根据情况由试算法确定。本文中,参数值分别取为 k1=10、k2=0.9、Cy=0.2、Ch=0.5,经过改进Suter 变换后的曲线 WH(x,y)和 WM(x,y)如图 2-8、图 2-9 所示:
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于智能电网的抽水蓄能电站智能化分析[J]. 梁启凡,李文雅. 通信电源技术. 2018(07)
[2]改进Hilbert-Huang变换的滚动轴承故障诊断[J]. 康锋,李文超,赵海松,杨茹萍,于晓凯. 河南科技大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]基于工况辨识和变分模态分解的风电机组滚动轴承故障诊断[J]. 刘长良,闫萧. 动力工程学报. 2017(04)
[4]基于VMD-HHT方法的水电机组启动过渡过程振动信号分析研究[J]. 杨华,陈云良,徐永,赵琼. 工程科学与技术. 2017(02)
[5]基于经验小波变换的振动信号分析[J]. 陈学军,杨永明. 太阳能学报. 2017(02)
[6]基于多小波和PSO-RBF神经网络的水电机组振动故障诊断[J]. 李辉,王毅,杨晓萍,贾嵘,罗兴锜. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[7]新的模糊聚类有效性指标[J]. 赵娜娜,钱雪忠,冯振华. 微电子学与计算机. 2016(08)
[8]贪婪封装二进制差分进化算法求解高维背包问题[J]. 钱淑渠,叶永强,武慧虹. 控制与决策. 2016(05)
[9]经验小波变换在旋转机械故障诊断中的应用[J]. 向玲,李媛媛. 动力工程学报. 2015(12)
[10]QAPSO-BP算法及其在水电机组振动故障诊断中的应用[J]. 程加堂,段志梅,熊燕. 振动与冲击. 2015(23)
硕士论文
[1]抽水蓄能机组调速系统精细化建模与控制优化[D]. 赵威.华中科技大学 2016
[2]基于回溯搜索算法的三峡—葛洲坝联合通航调度[D]. 侯彦红.华中科技大学 2015
[3]Hilbert-Huang变换在水轮发电机组振动评估中的应用[D]. 张海峰.西安理工大学 2007
[4]水电站过渡过程计算中的若干问题研究[D]. 黄贤荣.河海大学 2006
本文编号:3137042
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