节制闸对分水口处渠道水力响应的影响及敏感性研究

节制闸的运用是渠道运行控制的主要手段，是影响渠道水力响应的重要因素。本文以南水北调东线小运河干渠为研究对象，选取分水口处水位下降速率、水位最大降幅和水位过渡时间作为表征渠道水力响应的指标，在渠道分水口取水流量增大的情况下，研究节制闸调节对分水口处渠道水力响应的影响规律。在此基础上分析分水口处渠道水力响应对节制闸调节的敏感性，提出基于节制闸调节的渠道水力响应敏感性指标，该指标能定量的反应闸门调节幅度、节制闸与分水口间距对渠道水力响应的影响程度。研究表明，分水口处渠道水力响应对闸门调节幅度的影响较为敏感，对节制闸与分水口间距影响的敏感程度次之。     

南水北调中线工程渠道敏感性研究

研究渠道非恒定流水力响应对节制闸调控作用的敏感性,对渠道的设计、运行控制方式的研究具有重要意义。本文以南水北调中线总干渠京石段为研究对象,通过构建中线工程的一维非恒定流仿真模型,分析了京石段各渠池下游水位波动对渠池上游节制闸运用的响应特性,并在此基础上定义了渠池的敏感性指标,该指标能很好地反映渠池首端的闸门调控对渠池下游水位的影响程度,中线渠池的敏感性指标与渠池的回水面积和渠池响应滞后时间成反比,并随输水流量的增大而增加。研究成果表明,中线干渠可以采用ID模型进行描述,同时,在设计流量工况下整定的控制器参数可以应用于小流量工况,采用这种方法可以节省控制器参数整定的工作量。     

模型渠道集中控制系统开发

输水系统是非线性、长时滞的复杂多输入多输出系统,输水系统的控制效果与渠道的水力特性、节制闸和分水口的特性等因素密切相关。自上个世纪60年代以来,各国学者提出了多种渠道控制模型,在实际工程中应用的是一些相对比较简单的模型。由于渠道控制模型一般都是建立在某些假定的条件下得到的,其性能如何需要在物理模型或实际渠道中进行验证。因此,开发模型渠道的控制系统可以验证控制算法的合理性和鲁棒性、分析各渠池间的耦合特性、研究控制器参数的整定方法等。本文简要介绍了开发研制的模型渠道集中控制系统,该系统采用网络的方式将当地控制器与主控计算机连接起来,利用采集到的水位信息、闸门开度信息和分水口流量信息,通过比例积分控制器（PI控制器）实现了闸门的远距离集中控制。     

南水北调中线干渠闸门调度运行方式探讨

本文选取天津分水口为例,采用建立的南水北调中线电子渠道模型,模拟计算了该分水口分水流量变化时分别采用时序控制和同步控制进行闸门调度时干渠中的水流过渡过程。结果显示,时序控制较同步控制可以大幅度缩短干渠水力过渡时间并减小闸前水位变化幅度,但闸下流量和闸门开度变化幅度较同步控制要大。若采用分水口之间的分水流量进行区间调度以维持渠首流量不变,应用时序控制时可以更进一步缩短干渠水力过渡时间。闸前常水位运行模式下,不管采用哪种调度方式,都会影响到进入惠南庄前池的流量,这要求前池具有一定的调蓄容积以避免水位大幅度的变化,     

长距离输水渠道节制闸调节系统控制特性研究

串联多渠池渠段在实际运行过程中的水位-流量并非--对应关系,水位流量的多维对应和水力模型参数的不确定性作为渠道扰动存在,给在该模式运行下的渠道闸门控制带来了困难.文章从控制角度对渠道水力输移特性进行了探讨,分析了渠道扰动成因,将其归结为乘性和加性两类扰动.以节制闸紧急启闭造成的水位波动和渠道物理建模的不确定性为抑制目标,采用泰勒级数和基于泛函估计有限差分法对Saint-Venant方程进行逼近形成了有限维状态方程,在H∞范数意义下对模型进行求解.分析比较了PID控制器和基于H∞范数进行设计的鲁棒控制器的扰动抑制性能,并进行了算例仿真.结果表明基于节制闸启闭频率抑制的H∞控制器设计充分考虑到控制精度与模型误差抑制之间的关系,较传统PID控制具有更好的波动抑制能力.该研究和分析设计方法对自动化渠道闸门调节系统的合理设计选型有参考意义.     

三峡水轮发电机组轴系振动计算分析

用传递矩阵方法计算了三峡水轮发电机组轴系横向临界转速、动力响应和扭转固有频率,考虑了质量不平衡、电磁不平衡、水力不平衡等影响轴系稳定性的多种因素.计算结果表明,三峡水轮发电机组轴系临界转速和动力响应满足长期稳定运行要求,扭转固有频率避开了激振力频率.     

河口河段纵向一维不稳定流的数值计算

入海河口感潮河段受上游径流和海洋潮汐及河口环流的影响,水动力条件极为复杂,水流运动表现为非恒定流动,数学上以非恒定流的双曲线型拟线性偏微分方程组即圣维南方程组表达,在河口河段的工程规划设计中,需要预估工程兴建前后的水流水力要素的变化,如防洪挡潮闸门关闭和泄放不同流量情况下,需要通过本河段的水力计算来取得必要的水力要素资料;为满足冷却水分析计算的要求,需要了解电厂取水口河段处一定时间的潮流量和潮水位的变化情况。本文拟采用一维显式差分方法来计算河口水力要素。     

水轮机流道中水力扰动的测量

水轮机叶片断裂,除了金属和制造工艺方面的原因以外,主要是水力扰动引起叶片的强迫振动或共振,致使叶片疲劳破坏。因此测量各种工况下叶片的动态应力、频率和水力扰动的力幅、频率是分析叶片断裂原因非常重要的两个方面。     

用PMU实测数据辨识同步发电机参数的关键问题

研究了参数的可辨识性分析、扰动类型的选择、相量测量单元量测数据的滤波和实测功角恒定偏差对同步发电机参数辨识的影响等问题。提出以H阵的条件数作为参数的可辨识性指标,用以定量描述参数的辨识条件,以同时考虑模型结构和扰动深度等因素对参数可辨识性的影响。从理论上分析了不对称扰动数据的正序分量可用于同步发电机的参数辨识,并用实测数据进行了验证。根据对发电机动态特性的激发程度,合理地选择扰动类型;从电子信息科学领域引入一种零相移的数字滤波方法,解决了传统滤波器给量测信号引入相移的问题。总结了现有的功角测量方法,指出直接法测得的功角与真实功角可能存在恒定偏差,并研究了这一偏差对参数辨识结果的影响。实际算例验证了所述方法的有效性。     

长江上游梯级水库联合调度泥沙数学模型研究

本文以自主研发并经过实测资料验证的三峡水库一维非恒定流水沙数学模型为基础,将溪洛渡及向家坝水库纳入整体计算范围,建立了包括溪洛渡、向家坝和三峡三个水库的长江上游梯级水库联合调度一维非恒定流水沙数学模型。本模型为一基于树状河网的全沙模型,可将溪洛渡水库库尾—三峡坝址的长江干流和部分主要支流作为一个整体进行泥沙冲淤同步联合计算,采用该模型对水库群联合运用条件下各水库泥沙冲淤变化及相互影响进行了研究,初步揭示了长江上游特大型梯级水库群泥沙淤积规律。     

基于统一潮流控制器(UPFC)的电力系统潮流控制

统一潮流控制器(UPFC)作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段.基于UPFC的基本原理、数学模型,介绍具有UPFC的电力系统的潮流计算方法.算例表明,UPFC可以控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性.     

全钒液流电池管道内流场模拟分析

全钒液流电池凭借其性能优点在各方面都得到了大量应用,但其在应用过程中的流场特性对其性能存在很大影响.因此提出用Fluent 6.3.26对全钒液流电池管道内流场进行分析,讨论了不同支管管径对支管电解液流量分配的影响,比较了主管入口速度、支管出口速度的理论值和模拟值的差异.结果表明,支管管径对支管电解液流量分配有着明显的影响,速度理论值和模拟值的差异较小,提出模拟方法适合用于全钒液流电池管道内流场的模拟分析.     

Unified power flow controller models for three-phase power flow analysis

In this paper, three models of the unified power flow controller (UPFC) suitable for three-phase power flow analysis in polar coordinates are presented. The symmetrical components control model can be used to control the positive-sequence voltage of the shunt bus and the total three-phase active and reactive power flows of the transmission line while the injected shunt voltages and the series voltages are balanced, respectively; the general three-phase control model can be used to control the three shunt phase voltages and the six independent active and reactive power flows of the transmission line; the hybrid control model can be used to control the positive-sequence voltage of the shunt bus and the six independent active and reactive power flows of the transmission line. The proposed UPFC models were successfully implemented in a three-phase Newton power flow algorithm in polar coordinates. In the implementation of these UPFC models, transformers of some common connection types, which connect the UPFC with the network, are explicitly represented. Numerical results based on a five-bus system and the modified IEEE 118-bus system are given to illustrate the UPFC control models and demonstrate the computational performance of the three-phase Newton power flow algorithm.     

多平衡机潮流计算在调度员潮流中的应用

在调度员潮流中。多平衡机潮流计算比常规潮流计算更加符合电力系统的实际情况。计算结果更为准确。围绕系统不平衡功率的计算，提出了多平衡机潮流计算的三种算法：静态法、准动态法和基于动态潮流理论的动态法。并对每一种算法进行了详细介绍。平衡机群中各平衡发电机进行不平衡功率的分配可以采取多种分配方式。且需要考虑发电机有功出力的限制。对照IEEE14节点标准系统的测试结果表明本文的计算方法是有效、可行的。     

含统一潮流控制器的拟线性化动态最优潮流

统一潮流控制器(UPFC)具有强大的潮流控制能力,但是目前工程中的控制策略仅停留在控制站层面;含UPFC的动态最优潮流计算可以有效提高电网的安全性和经济性,但是其计算效率低、收敛性差,难以满足电网实时性要求。基于此,通过解耦、代换、热启动和迭代更新4个步骤,提出对初值不敏感的线性化动态最优潮流模型,并研究拟线性化的UPFC模型,最终建立含UPFC的拟线性化动态最优潮流模型。基于等值原理,从地区电网数据中提取南京西环网117节点等值系统,采用简化原对偶内点法对其进行求解测试,算例结果表明所建模型具有较高的计算效率和计算精度。     

电力系统柔性潮流

为解决常规潮流求解条件刚硬,可能导致迭代不收敛或计算结果不合理的问题,提出了电力系统柔性潮流的概念、模型和算法,推导了包含发电机静特性及负荷静特性描述的直角坐标牛顿一拉夫逊法柔性潮流雅可比方程,给出了基于负荷和发电机基点功率的一次潮流和二次潮流计算流程.柔性潮流雅可比方程的个数恒等于系统阶数的2倍且结构保持不变.柔性潮流不仅可得到节点电压幅值和相角,还可给出系统频率以及负荷和发电机的实际功率.与常规潮流相比,柔性潮流不再需要设置平衡节点、PV节点和PQ节点,其收敛性好且求解过程和结果更加符合电力系统工程实际.算例系统验证了柔性潮流模型和算法的正确性.     

The creative flow

This paper describes how creative thinking involves inductive reasoning (going from specific facts or observations to general principles) and deductive reasoning (going from general principles to specific situations). It requires logical processing (going from given information to new conclusions based on explicit rules) and illogical processing (intuitive, associative or personal).     

多喷孔活塞式调流调压阀空化流动特性分析

以DN200多喷孔活塞式调流调压阀为研究对象,基于数值模拟,结合Realizable k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,研究了小开度、中等开度和大开度下空化流动特性以及节流孔内空化的形成机制,并且分析了开度和空化数对空化流动的影响。结果表明,节流孔处存在较大的压力和流速梯度,节流孔进口边缘附近会出现流动分离,在节流孔壁面形成附壁剪切旋涡,流动分离和附壁剪切旋涡是节流孔内空化的形成机制。同时,固定阀门进出口压力,随着开度逐渐增大,空泡体积线性增加,各开度空化强度相差不大。另外,随着空化数逐渐减小,流量系数呈现出先保持稳定后略微增加再急剧减小的变化趋势。本研究结果可以为该类型阀门的结构优化与运行维护提供参考。     

城市街道分水口对洪水流态转换过程影响研究

随着城市化进程加快和全球气候变化加剧,城市洪涝灾害频发。研究城市街道的行洪特征,掌握城市建筑物对洪水流动的影响机理,对城市洪涝灾害治理具有重要的理论意义和应用价值。本文开展了城市建筑物对洪水运动影响的物理模型试验,在街道两侧布设分水口模拟建筑物不连续的分流效果,分析分水口位置及流量变化对洪水流态转化及水跃形态的影响。观测上游来流量变化、分水口位置等因素对洪水从急流向缓流过渡时的动力特征的影响,包括水跃发生位置、水跃形态转变、水跃漩滚长度、跃前和跃后水深比及分流比等。