小浪底水力发电站涡轮发电机的最优化

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小浪底水电站自动发电控制应用与管理

的帮助。
２小浪底水电站ＡＣＧ
２１Ａ．ＧＣ的功能
小浪底水电站的ＡＧＣ是相对独立于监控系统
硬件配置基础上的单独模块 …。运行过程中，
ＡＧＣ接受来自河南电网调度中心的负荷数据信
ｔｅｓｂｅａｄｒｌｂｅｏｅａｏｆｔＡｔｔｅｅａｏｏｔｌｆＧ）ｔｅｆｃｒｔａａｅｔｈＧａｅｂｅｈｔｌｎｅｉｌｐｒｔｎｏｓｕｏｉＧｎｒｔｎＣｎｏＡＣ．ｈａｔｓｈｔｆｃｄｔｅＡＣｈｖｅｎａａｉｉｍａｃｉｒｏｆｅ
络，结构形式为令牌环网结构，由位于现地的ＬＣＵ
控制盘柜组成。主要实现在现地对电站主机设备与
辅助设备的监控与操作。
高效的服务于调度运用提供了便利，尤其是它的自
动发电控制（ｔｍａｉｎｒｔｎＣｎｒｌ以下简ＡｕｏｔＧｅｅａｉｏｔ，ｃｏｏ称ＡＧＣ），若能稳定、可靠发挥功效，将对水电站机组的远程控制、负荷分配、自动调节等有着积极
ＣｈｎｇＣｈａ，ＷａｇＰｅｃｎｇｅｏｎｎｇｈｅ，ＷａｇＧｕ，Ｃｈｅｅ，ＬｉＧｕｏｕｎｉｎＭｎｇｈａｉ
（ｉｏｎｄｄｏｏｅｌｔＪｕｎ４４８，ｎｎＣｉ）Ｘａｌｇｉｒｐｗｒａ，ｉａ５６Ｈｅａ，ｈｎａＨｙＰｎｙ１ａ

小浪底水电厂5号发电机转子动不平衡处理

上导摆度与第 * 次比较无变化，均为 ()., $$。 .1&，
重后离心力矢量和的大小（见表 * ）。离心力矢量和的大小与每次测得的振动幅值之比接近常数，考虑测量误差、水力不平衡等因素，说明此种方法测量和计算的结果（078）接近实际值，各次测量计算结果可作为进一步计算分析的依据。表 % 配重后测量和计算情况
表!
项目
上导摆度、上机架振动大的问题，曾怀疑是下机架倾斜所致，实测下机架 0" 顺时针 123 方向倾斜为因此把处理下机架倾斜作为 $ 号机首次 )+)2 //&/，大修的主要工作。大修中，应用自动盘车装置，采用刚性盘车方法进行盘车。从盘车数据分析，机组轴系良好。上导瓦间隙按单边 )+’1 // 均抱，上导摆度为 )+2) // （包括上机架顶罩振动 )+-$ //），振动大大超出规范要求。多次调整下导及水导瓦间隙，上导摆度基本不变，维持在 )+($4)+2) // 之间，机组顶罩处测量振动最大值为 )+(- //。在机组不加励磁空转、加励磁空转、并网带负荷运行的各种工况下，测得的上导摆度值和顶罩振动值均无明显变化。结合顶盖水平振动比较小，且其振动和摆度不随机组运行工况的改变而发生变化这一现象分析，说明 $ 号机组
收稿日期： -))2#)1#’. 作者简介：张建生（’*.- —），男，河南偃师人，博士，工程师，从事水电厂水机自动化工作；李明安（’*$2 —），男，河南驻马店人，教授级高工，小浪底电厂副厂长；马新红（’*.’ —），男，河南荣阳人，工程师，从事水电厂水机工作 +

小浪底西霞院两水库日发电优化调度模型设计

第３３卷第８期２１０１年８月
人
民黄
河
Ｖｏ．３．．１３Ｎｏ８Ａ．，０１ｕｇ２１
ＹＥＬＬ０ＷＲＩＶＥＲ
【利水电工程】水
小浪底西霞院两水库日发电优化调度模型设计
董泽亮，徐强
（小浪底水利枢纽建设管理局，河南郑州４００）５００
ＤＮｅｌｎ，ＵＱａｇＯＧＺ —ａｇＸｉｉｎ
（ｉｏｎｄｌｐｒｏｅｒｅｔｏｓｕｔｎａｄＭａａｅｎｕｅｕｈｎｚｏ５００，ｈｎ）ＸａｌｇｉｔｕｐｓＰｏｃＣｎｔｃｏｎｎｇｍｅｔｒａ，Ｚｅｇｈｕ４００ＣｉａＭｕｉｊｒｉＢａ
ＸｉｌｇｉａｄＸｘａｕｎＰｊｅｓａｅｌｓｈｃｎｏｅｅｅａｉｕｐｔｒｅｓｏｉｏｎｄｒｅｔ（ｃｉｏｅ）ｔｅｐｐｒａｕａｓａａｄｎｉｉａｍｅｔ，ｓｌａｅｒｅｔｗｒｎｒｔｎｏｔｕｏｃｓｆａｌｇｉｏｃａｔｅｐｗｒ，ｈａｅｌｌｅｏｎｙｗｔｅｐｇｏｐＸａＰｊｖｃｃｔ
ｔｅｏｔｚｄｐｏｅｓｏａｌｏｒｇｎｒｔｏｕｔｔｏａｌｎｄｎｘａｕｎＲｅｅｖｉ．ＴｈｕｐｓｓｔｋｐｃｒｅｔｓｈｄｌｓｏｈｐｉｅｒｃｓｆｄｉｙｐｗｅｅｅａｉｎｏｐｕｆＸｉｏａｇｉａｄＸｉｉｙａｓｒｏｒｍｉｓｅｐｒｏｅｉｏｍａｅｕｕｒｎｃｅｕｅｎｐｏｒｇｎｒｔｏｕｐｔｒｃｓｎｓｅｔｉｅｌｔｌｉｇｐａｓｎｏｄｒｔｃｅｕｅｒａｏａｌｙｔｅｄｆｒｃｓｆｐｗｅｕｔｕｆＸｉｏａｇｗｅｅｅａｉｎｏｔｕｏｅｓａｄａｃｒａｎｒａｉｒｌｌｎ，ｉｒｅｓｈｄｌｅｓｎｂｌｈａｙｐｏｅｓｏｏｒｏｐｔｏａｌｎ — ｐｍｅｏｎｏｄｉｎｘａｕｎＲｅｅｖｉ．ＨｅｃｄＸｉｉｙａｓｒｏｒａｓｎｅ，ｂｔａｋｆｗａｅｅｌｔｏｎｃｎｍｉｕｐｔｒｇｌｔｏｆｔｅｃｓａｅｒｓｒｏｒｒｅｌｚｄ．ｏｈｔｓｓｏｔｒｒｇａｉｎａｄｅｏｏｃｏｔｕｅａｉｎｏａｃｄｅｅｖｉａｅｒａｉｅｕｕｈｓ

小浪底西霞院两水库日发电优化调度模型设计

小浪底西霞院两水库日发电优化调度模型设计
董泽亮;徐强
【期刊名称】《人民黄河》
【年(卷),期】2011(033)008
【摘要】根据日水量调度指标,结合小浪底、西霞院梯级水库的调度特点,以小浪底水库近期发电出力(有功功率)过程为依据,计算小浪底、西霞院两水库日内机组优化出力过程.该模型可用于编制小浪底、西霞院两水库发电出力过程日前计划及动态推求发电出力实时滚动计划,可合理安排小浪底、西霞院两水库日内发电过程,在完成水量调度任务的同时,实现梯级水库发电经济调度.
【总页数】3页(P110-112)
【作者】董泽亮;徐强
【作者单位】小浪底水利枢纽建设管理局,河南郑州450000;小浪底水利枢纽建设管理局,河南郑州450000
【正文语种】中文
【中图分类】TM612
【相关文献】
1.小浪底西霞院反调节水库施工控制网优化探讨 [J], 袁卫华;张新盈
2.小浪底与西霞院水库联合优化调度 [J], 刘树君
3.小浪底–西霞院梯级水库生态调度研究 [J], 孟雪姣; 畅建霞; 王学斌; 田甜
4.考虑减淤的小浪底-西霞院水库联合优化调度 [J], 沈笛;赵珂;王渤权;王建平;董泽亮
5.基于POA-GA嵌套算法的小浪底-西霞院水库联合优化调度 [J], 王渤权;沈笛;赵珂;王建平;董泽亮
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水利发电站机组运行优化

水利发电站机组运行优化水利发电站是一种重要的能源发电设备，其机组的运行优化对于提高发电效率、降低运维成本具有重要意义。

针对水利发电站机组的运行优化问题，本文将从发电机、水轮机以及调度控制系统三个方面进行探讨。

一、发电机运行优化发电机是水利发电站的核心设备之一，其运行状态直接影响到发电站的发电效率。

因此，对发电机的运行进行优化是提高水利发电站整体效益的重要手段之一。

首先，需要对发电机的转速、功率以及发电机组的电压进行精确控制。

通过合理调整转速和功率，可以保证发电机的运行效率最大化，同时也能降低机组的排放量。

此外，针对电压波动这一问题，可以通过调整励磁电流、电压稳定器参数等手段进行优化，保持电压的稳定性。

其次，增加发电机的维护保养力度也是提高机组运行效率的关键。

定期对发电机进行巡检、保养和维修，及时发现并解决问题，可以降低机组的故障率，保证其长期稳定运行。

二、水轮机运行优化水轮机是水利发电站的核心发电设备，对于机组运行的稳定性和效率起着至关重要的作用。

因此，在水轮机的运行过程中，进行合理的优化调整是非常必要的。

首先，需要关注水轮机的叶片调节系统。

通过对水轮机叶片角度的调整，可以适应不同的水头、水流量变化，保证水轮机在不同工况下的高效运行。

此外，还可以对叶片系统进行优化设计，提高叶片的使用寿命和效率。

其次，要关注水轮机的出力调整。

通过合理控制水轮机的出力，可以保证机组在不同负荷下的运行效率。

在实际操作中，可以根据电网负荷需求和水轮机运行特性，优化控制水轮机的出力，提高发电效率。

三、调度控制系统优化水利发电站的调度控制系统是保障机组正常运行的关键。

优化调度控制系统可以提高机组的整体效率和安全性。

首先，需要优化调度策略。

根据电网负荷的波动情况，合理制定调度策略，使机组的出力能够适应电网负荷需求的变化。

同时，还要考虑到水库的调度，以最大程度地利用水资源，提高发电效率。

其次，要关注调度控制系统的自动化程度。

通过引入先进的自动化技术，可以提高机组的运行稳定性和控制精度，减少人为干预，提高发电效率。

小浪底电站两种方式下技术供水效率研究

小浪底电站两种方式下技术供水效率研究发表时间：2019-07-16T14:10:01.280Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：王嘉雨叶子洁崔旭东[导读] 摘要：小浪底水电站具有机组大容量、高水头运行、泥沙含量多等特点。

（黄河水利水电开发总公司运行部河南济源 459017）摘要：小浪底水电站具有机组大容量、高水头运行、泥沙含量多等特点。

目前采用的技术供水方式有蜗壳供水、清水供水两种，本文以这两种供水方式为基础，根据实际运行条件，从经济性计算、可靠性分析、综合效益比较等方面研究不同方式下的技术供水效率，得出目前小浪底电站技术供水方式的最优解。

关键词：技术供水；蜗壳；清水；效率；冷却效果1 前言技术供水是对水轮机、发电机、变压器及一些附属设备进行供水冷却、润滑的统称，是保证机组正常运行的必要条件之一。

若技术供水系统出现异常，如流量降低，压力降低，管道堵塞等造成冷却效果下降，则会导致机组温度不断升高报警，最终水机保护动作跳机。

一般水电站采用的技术供水方式有自流减压供水、顶盖内取水、地下水源取水、供水池取水、尾水水泵取水、循环冷却供水等方式。

水电站技术供水方案应根据自身设计条件进行选择，如水温、水压、水质、水源位置、取水成本等。

技术供水方式可选择多种方案，在机组不同运行条件下根据需求进行切换。

小浪底电站机组具有大容量、高水头、多泥沙的特点，本文结合上述条件，对目前正在使用的两种技术供水方式进行全方面比较分析。

2 小浪底技术供水概况小浪底电站机组运行最大水头为 141 m、额定水头为 112 m、最低运行水头为67m，属于高水头电站范畴；正常蓄水位高程为250m、最低蓄水位高程为212m、最高蓄水位高程为275m，正常尾水位高程为 134.5 m、水位变幅大。

2.1 供水对象及用水量水轮发电机用水：包括水轮机上导轴承、空冷器、推力轴承、下导轴承、水导轴承各部总用水量为700m3/h，压力0.4MPa；变压器用水为105m3/h；主轴密封用水为16m3/h。

小浪底水电站水轮发电机组原型效率试验

３中国农业大学水利与土木工程学院，：１０８）．北京００３
摘
要：介绍了小浪底水电站１号机组现场效率试验的方案、试验参数测量方法，通过压力一时间法对蜗壳压差流量系
致性较好，明实测效率曲线的分布趋势真实反映了水轮机的能量特性。说键词：原型效率试验；流量测量；蜗壳压差法；压力一时间法；水轮发电机组；小浪底水电站文献标识码：Ａｄｔ１．９９ｊｉｎ１０ —３９２１．２０７ｏ：０３６／．ｓ．００１７．０１．３ｓ１
xiaolangdihydropowerstati0n小浪底水利枢纽坐落在黄河干流中游最后一个峡谷出口表1小浪底电站1号机组效率试验测试设备是黄河干流三门峡以下唯一能够取得较大库容的控制性工程是以防洪包括防凌减于为主兼顾供水灌溉发年１２月
人
民
黄
河
ＶＯ．３．．１１３Ｎｏ２Ｄｅ．，０１ｃ２１
ＹＥＬＬ０ＷＲＩＶＥＲ
【利水电工程】水
小浪底水电站水轮发电机组原型效率试验
孔德铭郭志阎宗国。，，
（．浪底水利枢纽建设管理局水力发电厂，南济源４４８；．河勘测规划设计有限公司，南郑州４００；１小河５６１２黄河５０３
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈａｅｎｒｄｃｄｔｅｐｏｒｍｆｆｌｆｃｅｃｅｔａｄｔｅｍｅｓｒｎｔｏｓｏｓａａｔｒｏａｌｎｄｄｏｏｒＵｎｔ．ｅｐｐｒｉｔｏｕｅｈｒｇａｏｅｄｅｉｎｙｔｓｎｈａｕｉｇｍｅｈｄｆｅｔｒｍｅｅｓｆｒＸｉｏａｇｉＨｙｒｐｗｅｉ１ｉｉｔｐ

浅谈小浪底水力发电厂励磁系统改造

臻基整且．浅谈小浪底水力发电厂励磁系统改造鲁锋聂元辉赵伟郭伟震潘淑改(小浪底水力发电厂，河南济源454681)脯要]小浪底水力发电厂根据励磁系统的实际运行情况，对发电机动磁装置进行了必要的改造。

本丈介绍了小浪底电厂励磁现状及改造方案、改造后的U N ITR O L5000系列励磁系统的特点，并针对教细勋磁系统改造后的运行要求，对妊控系统蠢i宇优化进行了分析。

为同类水电站的励磁系统选型和改造提供了一定的借鉴作用。

c关键词】U N I T R．O L5000；励磁系统；监控系统；程字优化1小浪底电厂励磁现状以及存在问题1．1电厂概况小浪底工程是黄河下游唯一能够担负防洪、防凌、减淤，兼顾供水、灌溉、发电的综合水利枢纽工程，同时，小浪底电站在河南省电网中主要承担调峰调频任务，并承担一定的事故备用，是河南电网重要的调峰电站。

因此，小浪底工程在黄河流域调控、河南电网建设和国民经济发展中具有极其重要的战略地位。

小浪底电厂安装了6台30万千瓦混流式发电机组，2000年初第一台机组投产发电。

电厂现使用的励磁系统为瑞典A B B的F M TB822型双调节器双整流桥励磁系统。

12现励磁系绫存在的问题1)该型号励磁系统当初的产量和目前国内的用户比较少，现有励磁系统设备的备品备件(主要是控制电路板等非通用元器件)采购十分困难：2)励磁系统的停机灭暾采用跳灭嗷开关方式，长期使用对灭磁开关损伤较大：3)励磁系统无法实现零起升压等功能；4)主、备功率整流桥之间的使用不能切换；5)系统结构维护和检修较为困难；6)励磁系统阳极电压采样经过变压器转换，可靠性有—定影响；7)缺少人机操作界面，调试和参数修改不方便o13改造的必要陡—般而言，电子元器件的最佳使用周期为8—10年，电气部件的周期为10～15年，此后元器件的老化塞度、性能的衰减程度将大大增加，存在一定的不确定性和不稳定性，给电厂生产安全带来隐患，因此在设备的使用过程中需要通过加强监测、增加备件、部件升级优化或整体更换等方式来提高系统的可靠性和稳定性。

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一个微积分中的Project问题
——小浪底水力发电站涡轮发电机的最优化
章栋恩
评注: 这个问题在我讲最优化一讲时作为习题留给大家，但一直没有学生回应，是否会解也不清楚。

这次我在中外微积分教材比较研究中，整理一些Project，我认为解这个问题很有意义。

它的解法体现了从一般的数学应用题到建模的转变、提升。

因为解这个问题，不仅仅是用一次拉格朗日乘子法，而是对一个参数（总水流量）在某区间上按一定步长全程用拉格朗日乘子法求解最优值。

而且配合作图才能更好地理解。

这样就必须用计算机求解。

这是数学建模的特点之一。

因为没有机会给这一届学生讲了，所以在这里简略地作一个解答。

为了方便，我使用了Mathematica 软件，理论上说，用Matlab 也是没有问题的(一般说,大家掌握Matlab就足够了。

)。

希望同学们（每组中负责计算机与数学模型的同学更应练练）按照下面题解的思路，试试Matlab 是否能解出来。

本课题来自Stewart 编《Calculus》（第5版）下册p.282的第十四章：多元函数的偏导数部分。

解 1. 设三个涡轮机都使用。

因为每个涡轮机的电力产量为
5262
111(18.980.1277 4.0810)(170 1.610)T KW Q Q Q --=-+-⋅-⋅ 5262222(24.510.1358 4.6910)(170 1.610)T KW Q Q Q --=-+-⋅-⋅ 5262333(27.020.1380 3.8410)(170 1.610)T KW Q Q Q --=-+-⋅-⋅
所以目标函数为
123f KW KW KW =++ 其约束条件有不等式约束
1232501110,2501110,2501225Q Q Q ≤≤≤≤≤≤
及等式约束
123T Q Q Q Q ++=
其中T Q 还是一个参数。

为了简化问题，先不考虑不等式约束，只考虑等式约束。

用拉格朗日乘子方法求极值。

引入辅助函数
123123
()T F KW KW KW Q Q Q Q λ=++-++- 对方程组 12
30000F
Q F
Q F Q F λ
∂⎧=⎪∂⎪∂⎪=⎪∂⎪⎨∂⎪=⎪∂⎪
∂⎪=⎪∂⎩
用数学软件Mathematica （其他软件也可以）虽然可以得到形式上的解，但是由于T Q 是参数以及表示式的复杂性，其结果没有实际意义。

因此考虑把方程组中总的水流量T Q 用一些数值代入，再求得使总的发电量最大时各台涡轮机的水流量(1,2,3)i Q i =. 下面的图就是当T Q 从850 3ft /s 到3500 3ft /s 时，
发电量最大时各台涡轮机的水流量(1,2,3)i Q i =的最优值（每个T Q 都要用拉格朗日乘子法计算）分配图（用Matlab 编程，试试）。

2. 经计算当9553230T Q ≤≤时上述结果是有效的。

3. 当总水流量2500T Q =时，三台涡轮机的水流分布为
123777.3,762.6,960.1Q Q Q ===
这时最大发电量为28411.7KW.
4. 当水流量为1000时，
如果使用三台涡轮机发电，最大发电量只有8397 KW （拉格朗日乘子法）。

而考虑只用一台涡轮机发电（第三台），则最大发电量为12222.5KW. 如果水流量为600，则只用第一台，最大发电量为7292KW 。

这是根据单台涡轮机发电量函数计算出来的。

它们的图形如下
5. 最大发电量只有16538.7（拉格朗日乘子法）。

考虑采用两台发电机，则使用第一和第三台发电机时，最大发电量为18208.3KW （也用拉格朗日乘子法，最优水流量分配为
13662.247,837.753Q Q ==）
；使用第二和第三台发电机时，最大发电量为17720.6KW ；使用第一和第二台发电机时，最大发电量为17454.8KW 。

显然应该采用第一和第三台发电
机发电，发电量最大。

6. 如果水流量是3400，它超出1的结果所适用的范围。

从三台发电机各自的发电函数与拉格朗日乘子法得到的最优水流分配图形看出，让涡轮机3和涡轮机1满负荷发电效果会比较好。

经计算，确实是这样。

最大发电量达33924.0KW 。