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基于现场监测数据的水轮机运行性能分析

作　者: 杨海燕
导　师: 赵林明
学　校: 河北工程大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 水轮发电机组相对效率人工神经网络数据拟合优化运行
分类号: TV734.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水力资源是可再生的清洁能源,也是用于发电的优质能源。在当前全球气候变暖严重影响到人类生存的情况下,能源的供应和安全成为国家和民生最关注的问题,因此,采用清洁、绿色、可再生的能源,减少有害排放物已成为降低环境污染的主要途径。水力发电作为开发利用最早、开发技术比较成熟的全球能源量最大的可再生能源,正在被人们重视和得到有效利用。水轮机是水力发电的水力原动机,是水电站最重要的动力设备之一。水轮机运行性能的优劣,直接影响水电站的技术经济水平,因此,有效地对水轮机运行参数进行监测和分析,将对水轮发电机组高效稳定运行起到重要的作用,为建立水轮发电机组优化运行系统打下基础。本文基于广西三岔水电站的现场监测数据,对水轮机运行特性进行了三个方面的分析,具体为:第一部分:水轮机相对效率的分析。本文通过对广西三岔水电站2号水轮发电机组的大量现场实测资料进行分析和整理,获得一些典型工况下机组工作水头、出力和压差等数据,根据水轮机相对效率的计算原理,计算得出相对效率值,并绘出相对效率和机组出力的关系曲线,发现关系曲线不符合一般规律,对其原因进行了分析;第二部分:水力发电系统特性的模拟分析。将引水管路、水轮机、发电机作为一个整体的水力发电系统,并在现场监测数据的基础上,应用人工神经网络方法,建立了该系统的输入输出数学模型。与实际的监测数据进行对比分析表明,所建立的人工神经网络模型,具有较高的计算精度,能够用于开发水电站水轮发电机组的优化运行系统;第三部分:水轮发电机组轴承温度的模拟分析。这部分将数据拟合的一些方法应用于分析水轮发电机组轴承温度的温升过程,可以对水轮发电机组轴承温度的变化进行预测;另外还建立了水轮发电机组轴承温度的人工神经网络模型,可以用于指导水电站中水轮发电机组的运行。本文所有研究成果均已应用于广西三岔水电站优化运行智能决策系统中,对该水电站中水轮发电机组的安全高效运行起到了作用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究的背景及意义  10
  1.2 国内外研究概况  10-13
    1.2.1 水轮机运行特性分析方法  10-11
    1.2.2 水力机组优化运行  11-13
  1.3 本文主要研究内容及论文的结构安排  13-14
  1.4 本文研究的创新点  14-15
第2章三岔水电站水轮机运行数据监测系统  15-30
  2.1 系统特点  15-16
  2.2 系统结构说明  16-18
  2.3 监控系统功能  18-24
    2.3.1 系统主要功能  18
    2.3.2 电站级与单元控制级功能的分配  18
    2.3.3 主控级单元的功能  18-24
      2.3.3.1 数据采集与处理功能  18-19
      2.3.3.2 安全运行监视及事件报警功能  19
      2.3.3.3 事故追忆记录  19-20
      2.3.3.4 电站运行指导  20
      2.3.3.5 监控系统异常监视  20-21
      2.3.3.6 控制和操作功能  21
      2.3.3.7 自动发电控制（AGC）、自动电压控制(AVC)和经济运行功能  21-23
      2.3.3.8 输电线路功率监视与限制  23
      2.3.3.9 定值、报表的生成与打印功能  23-24
  2.4 软件说明  24-25
  2.5 监控系统设备特性及系统性能保证  25-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章水轮机相对效率的分析  30-37
  3.1 相对效率计算原理  30-31
  3.2 三岔水电站水轮发电机组相对效率分析  31-36
  3.3 本章小结  36-37
第4章水力发电系统特性的模拟分析  37-50
  4.1 人工神经网络建模  37-44
    4.1.1 人工神经网络概述  37-42
      4.1.1.1 大脑神经网络  37-38
      4.1.1.2 人工神经网络的组成  38-40
      4.1.1.3 BP 网络  40-42
    4.1.2 MATLAB 神经网络工具箱  42-44
      4.1.2.1 MATLAB 概述  42-43
      4.1.2.2 面向MATLAB 神经网络工具箱的BP 网络  43-44
  4.2 三岔水电站水力发电系统的人工神经网络模型  44-49
    4.2.1 样本数据的选取  44-47
    4.2.2 BP 网络的设计及MATLAB 程序实现  47-48
    4.2.3 网络的测试及结果分析  48-49
  4.3 本章小结  49-50
第5章水力发电机组轴承温度的模拟分析  50-69
  5.1 轴承温升规律分析  50-61
    5.1.1 水轮机轴承温升曲线拟合数学原理  50-58
      5.1.1.1 绘图过程  50-51
      5.1.1.2 最小二乘法  51-58
    5.1.2 三岔水电站水轮机轴承温升规律分析  58-61
  5.2 轴承温度输出特性人工神经网络模型  61-68
    5.2.1 建立水轮机输出特性人工神经网络模型的原理  61
    5.2.2 三岔水电站水轮机轴承温度人工神经网络模型  61-68
  5.3 本章小结  68-69
第6章展望  69-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
作者简介  77-78
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  78-79

基于现场监测数据的水轮机运行性能分析

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