一、水力发电机组的ANN控制模式与硬件电路实现（论文文献综述）
刘倩[1]（2021）在《基于超级电容与水力机组结合的快速调频策略研究》文中认为可再生能源的发展前景吸引了全球范围内多个国家的大力开发及应用,风电、光伏发电等具有随机性的发电机组本身不响应系统频率的波动,并入电网会造成系统惯性响应不足,带来电力系统频率稳定性问题。同步水力机组本身承担调频任务,且在清洁能源中占比较大,但其调节能力不能满足新型电网的建设需求,对风光并网的响应能力逐渐不足,当前对提高同步水力机组调频速度的研究主要集中在控制器参数优化与控制策略的改进上,但改进后的机组调节能力还是不能满足风、光占比不断上升的电网的调节需求,需要有外部储能设备来弥补风光机组造成的系统的惯性响应缺量,提升常规水电机组的快速响应能力,而通过附加具有快速响应特性的超级电容储能装置,可以与同步水力机组协调运行,增强同步水力机组的快速调节能力,对于新能源的大规模接入具有重要的应用价值,论文主要完成了以下工作:首先,通过对超级电容的储能原理与工作模式的研究,建立超级电容储能装置的Simulink仿真模型,在该模型中,双向DC-DC转换器控制超级电容的工作状态,充放电时高压侧直流电压稳定则由电压型变换器负责,后通过充放电仿真实验证明了该模型的正确性:其次,建立水力机组调节系统模型,提出超级电容-水力机组协调控制策略,通过附加超级电容的虚拟惯性控制与虚拟下垂控制来改善机组的调频特性,前者针对频率偏差值变化率,后者针对频率偏差值,这种改进了的控制方式在提升频率调节效果的同时不会引起超级电容过充过放:然后,对超级电容储能装置的容量配置原则进行分析研究,通过规模储能装置的经济效益指标计算公式验证了超级电容储能装置的经济可行性;最后,以Matlab/simulink平台为基础,进行仿真实验,根据水力机组际容量与容量配置原则配置超级电容,计算实际超级电容模组的成本,比较有无超级电容辅助调频时,机组在单机与并网两种工况下受到负荷扰动时的频率响应特性,证明了超级电安信保确实可以辅助同步水力机组调频,验证所提出的控制策略的有效性。
李常开[2]（2021）在《全功率变速水轮发电机组的低电压穿越控制策略研究》文中研究说明全功率变速是水轮发电机组变速运行的主要方式之一,因其控制系统、变速运行范围、功率响应速度等相对于双馈变速水轮发电机组更具有优势,受到了业内的广泛关注,由于变流器的使用,这就要求其具备相应的低电压穿越能力,因此本文针对全功率变速水轮发电机组的低电压穿越控制策略展开研究,在分析机组的能量流动关系和传统卸荷电路的基础上,提出利用转子储能及有功无功协调控制的低电压穿越控制策略,并给出了该策略下低电压穿越时,水轮发电机组转速上升最大值的解析方法,该研究成果可为提高全功率变速水轮发电机组的低电压穿越能力以及全功率变速水轮发电机组设计提供有效参考。具体内容如下:（1）建立了全功率变速水轮发电机组的数学模型,采用转速调节器控制机组转速,机侧变流器控制有功无功功率,网侧变流器控制直流母线电压恒定的传统控制策略,分析了机组的电压跌落特性,采用卸荷电路实现机组的低电压穿越,通过仿真进行了验证,但卸荷电路增加了硬件,系统更加复杂、成本高、变流器的通用性降低。（2）根据水轮发电机组旋转储能能力强、转速运行范围宽、水轮机功率可通过转速调节器灵活调节的特点,提出了机侧变流器控制直流母线电压,网侧变流器控制机组的有功和无功功率,转速调节器控制机组转速的转子储能的低电压穿越控制策略。该策略取消了卸荷电路,将不平衡功率转移到了发电机,利用发电机转子升速储存低电压穿越期间的不平衡功率,并根据电网电压跌落幅值向电网输送一定无功电流。仿真结果表明,该策略将直流母线电压有效限制在1.1pu以内,减小了直流母线电压波动,机组转速上升到1.12pu,不会对机组的稳定运行造成影响,网侧变流器向电网输送1.05pu的无功电流,并随着电网电压的恢复逐渐减小至0,提高了机组的低电压穿越能力。（3）利用转子储能策略实现机组低电压穿越时,为了能够快速得出机组转速上升最大值,本文考虑导叶动作和导叶不动作两种情况,对系统进行合理简化,推导出转速上升最大值数值解析模型,通过仿真验证,该解析模型可较好的模拟转速上升的动态过程,得出转速上升最大值,以及机组参数对转速上升最大值影响规律,为变速机组低电压穿越选型提供了依据。
张文华[3]（2021）在《面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划研究》文中研究表明2020年我国“30·60”双碳目标的提出,进一步提高了中国在国家自主贡献中的力度,对中国高质量能源发展提出了新要求。自此,构建高比例可再生能源的新型电力系统成为实现“30·60”双碳目标的必由之路。然而,在走向高比例可再生能源电力系统新形态的路上,存在诸多管理决策方面亟待解决的问题,其中极为突出的就是大规模可再生能源消纳的相关问题。随着可再生能源渗透率的提高,电力系统将面临更大的波动性和供应的不确定性。为避免出现大量弃风、弃光的情况发生,提升系统灵活性是最直接有效的解决办法。对此,研究建立并完善提高系统灵活性、促进可再生能源消纳的中长期电力规划模型,探索电力行业优化发展路径,有助于为能源监管部门提供科学的管理决策依据,减少无效投资,对“十四五”规划乃至2035年远景规划有重大参考价值。基于此,本文首先从能源“不可能三角”理论出发,以“安全、经济、低碳”三元目标为优化方向,从基于组合预测的中长期电力需求预测模型研究、基于系统成本的电力资源技术经济分析与增长潜力研究,以及供需两侧资源协同优化的电力规划模型研究三个方面构建了面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划研究体系。其次,通过构建基于MLR-ANN（多元回归和人工神经网络耦合）的全社会用电量预测模型和基于Gompertz曲线的电力经济增长规律分析模型,系统LCOE（系统平准化发电成本）技术经济分析模型和基于双因素学习曲线的电力资源成本下降趋势模型,以及面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划模型等模型,建立了新型的中长期电力规划思维范式。然后,本文也应用所构建模型分析了不同政策情景下2021-2035年中国电力行业潜在的发展路径,并运用电力系统运行模拟方法对形成的规划方案进行了可靠性验证。最后,针对优化路径,提出了公正合理的政策建议,为国家能源高质量发展献策。具体来说,本文的主要研究内容及基本结论包括以下几个方面:（1）系统灵活性和中长期电力规划相关基础理论研究。从能源“不可能三角”理论出发,以“安全、经济、低碳”三元目标为优化方向,阐述了面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划研究优化思路,形成了从基于组合预测的中长期电力需求预测模型研究、基于系统成本的电力资源技术经济分析与增长潜力研究,以及供需两侧资源协同优化的电力规划模型研究三个方面构建面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划研究体系的整体思路。（2）电力行业发展现状分析。重点梳理和分析了近20年来我国电力行业在电源结构、跨省跨区输电线路和全社会用电量等主体构架方面的变化趋势,以及发电技术经济性、线损、厂用电率、煤耗、需求响应规模等成本效率方面的演变趋势。为面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划模型的构建和电力行业优化路径的探索提供了参数设定依据。（3）基于组合预测的中长期电力需求预测模型研究。首先,重点分析了引起全社会用电量变化的相关因素,基于MLR模型进行了相关性分析,提取了影响全社会用电量变化的显着影响变量。并通过时间序列ANN模型和最小二乘法,分别预测了显着影响变量的未来值。其次,通过构建的基于MLR-ANN的全社会用电量预测模型,分别用两组数据预测了我国2021-2035年的全社会用电量。然后,基于Gompertz曲线模型对主要发达国家电力经济发展规律进行了分析和总结,研究了用电量“拐点”的问题。最后,整合了国内外权威研究机构对中国电力需求预测的结果,结合对中长期电力经济发展规律研究的结论,对本文构建的基于MLR-ANN的全社会用电量预测模型结果进行了校验。结果表明,本文构建的“MLR+最小二乘+ANN”预测模型具有较高的预测精度,预测结果可靠。（4）基于系统成本的电力资源技术经济分析与增长潜力研究。首先,分别构建了以系统成本为核算基础的系统LCOE技术经济分析模型和基于双因素学习曲线的电力资源成本下降趋势模型,补充了已有的技术成本分析研究中存在的灵活性和需求侧资源考虑缺失的问题。然后,充分模拟电力市场环境,利用所构建模型分析了 2021-2035年不同电力资源竞争力情况。最后,基于电力市场化背景,综合不同电力资源竞争力分析结论,分析了各类发电资源和需求侧灵活性资源的年均新增规模及发展潜力,为面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划模型约束条件设立了较为客观的定义域。（5）供需两侧资源协同优化的电力规划模型研究。首先,基于电力规划基本原理,通过对高比例可再生能源电力系统新形态特性的分析,论述了中长期规划视角中需充分考虑满足系统灵活性要求,进而适应高比例可再生能源电力系统新形态的必要性。其次,以中长期电力规划模型作为切入点,嵌入电力行业碳达峰约束与灵活性平衡约束进行优化,构建基于系统灵活性的供需两侧资源协同优化的新型电力规划模型,并叠加前文子模型的互动,共同形成了面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划模型。然后,基于所构建的MLR-ANN中长期电力需求预测模型、系统LCOE模型以及双因素学习曲线模型所得出的基本结论,构建的基准情景、加强政策情景、“碳中和”情景以及1.5℃情景等四种不同政策情景,应用该模型模拟分析了不同政策情景下2021-2035年全国层面和局部区域电力规划方案,探索了 2021-2035年我国电力行业优化发展路径。最后,采用运行模拟进一步验证了模型的有效性。结果显示,本文所建立的规划模型呈现的规划方案能满足各项约束条件,是一个优化的结果。（6）政策建议。基于不同政策情景下全国层面和局部区域电力规划方案对比分析结论,分别从电源侧、电网侧以及需求侧等多个方面提出了保障优化路径得以实施的相关政策建议。同时,还针对优化路径引发的相关公正转型问题进行了论述,提出了相应的政策建议。
高扬[4]（2021）在《水力发电机振动和噪声监测系统的设计与研究》文中研究说明水力发电机组是我国水利领域的关键设备,在保证水电厂安全生产中起着至关重要的作用,其运行状态的好坏直接影响着电能的质量和产量。在水电机组保持长时间的高载荷或高速的状态过程中,机组的某些部位可能会因为各种因素产生剧烈的振动及运行噪声,这些剧烈的振动和噪声若长期存在会破坏水电机组的结构,同时大幅降低了机组的运行效率。这些故障不仅严重影响机组的正常运行,也会对运行人员的生命安全造成威胁。因此需要对水电机组各部位进行实时监测,并对产生的振动和噪声原因进行分析,这在机组故障诊断并保障水电设备安全运行方面具有重要意义。本文通过对水电机组振动和噪声故障产生原因进行分析,并结合振动和噪声信号处理方法设计了水轮发电机组振动和噪声监测系统。论文具体的工作内容如下:首先,结合水电机组的工作方式对机组的振动产生原因以及噪声产生机理进行分析,介绍了机组振动和噪声的信号处理方法。并确定本文所设计的水电机组振动和噪声监测系统设计方案,包括系统设计原则、总体结构框架及监测点的布置要求。本文设计的监测系统由下位机数据采集部分和上位机监测部位组成,并分别从硬件和软件两个方面对水电机组振动和噪声监测系统的设计进行详细介绍。在硬件设计部分,依次介绍了传感器、传声器等测量器件的选型、数据采集卡的选择和系统硬件的抗干扰设计。在软件设计部位,基于LABVIEW的上位机监测系统设计。最后,为验证所设计的水电机组振动和噪声监测系统的实用性和稳定性,以HL160-LJ-225混流式水电机为研究对象,监测并分析其主要部位在各工况下的振动和噪声情况。该论文有图54幅,表14个,参考文献74篇。
李欢欢[5]（2021）在《水轮发电机组安全评价及其调节特性对互补发电效益影响研究》文中指出在电力低碳转型大背景下,水轮发电机组（常规水轮发电机组和水泵水轮发电机组）作为稳定灵活性资源将消纳更多风光可再生能源。受电力负荷峰谷差与自身水-机-电耦合特性的双重影响,水轮发电机组将面临更为频繁的过渡过程,顶盖振动、导轴承摆度及尾水压力等指标参数剧烈变化,严重威胁机组安全运行及调能效果。本文以揭示水轮发电机组过渡过程复杂水-机-电耦合关联机制与解析多指标参数复杂波动变化背后潜在风险规律为关键科学问题,构建水轮发电机组动态安全评价新框架,并将水轮发电机组动态调节特性纳入高比例可再生能源入网的现实情景下,进一步优化机组互补性能与互补效益,取得以下三方面研究成果。1.围绕揭示水轮发电机组过渡过程复杂水-机-电耦合关联机制这一关键科学问题,克服传统水轮机调节系统模型、轴系模型或抽蓄电动机模型不能全面描述机组水-机-电耦合特性的缺陷,探究子系统耦合切入点,建立两类机组过渡过程水-机-电耦合模型并深入研究机组动态稳定性。主要包括:（1）针对一管两机常规水轮发电机组,由水轮机力矩推求转轮水力不平衡力,以水力不平衡力为切入点耦连发电机不平衡磁拉力、阻尼力、碰摩力及水导轴承非线性油膜力,使水力系统与机电耦合系统紧密联系,利用特征线法求解引水管-尾水管传递函数、四阶龙格库塔法求解轴系受力方程,建立水轮机调节系统与轴系耦合统一模型,将可靠性验证后的耦合统一模型应用于开机稳定性分析,研究主要运行或结构参数对机组振动特性影响规律,优化主要参数取值,从而使机组能够以最经济、操作最简便的优化方式提高过渡过程稳定性。结果表明:转子振幅与自调节系数关系可用二次方程近似描述,转子振幅与转轮进出口直径比关系可用五次方程近似描述;轴承离心率对开机振动失去响应的临界数量级趋近于1×10-6,转轮进出口直径比最优取值趋近于0.8,自调节系数最优取值趋近于3。（2）针对一管两机水泵水轮发电机组,将其抽水调相运行时水压扰动等异常变化等效为高斯随机型或阶跃型外部激励,以“外部激励影响有功输出,有功输出影响无功特性”为切入点耦连水力系统与机电耦合系统,利用特征线法求解复杂管道传递函数并基于Matlab/Simulink模块耦合励磁装置及抽蓄电动机模型,建立完整水泵水轮发电机组多机调相仿真模型。利用可靠性验证后的仿真模型研究外部激励作用下进相与迟相转化机制及多机间无功流动特性,并结合工程案例提供调相机跳机情景下的风险缓解建议。结果表明:一台机组受到外部激励时,易导致并行机组进相深度减小甚至转迟相运行;阶跃激励比高斯随机激励对进相与迟相转化行为影响更大;阶跃激励较大时,励磁电流辅助调节作用可适当缓解调相不稳定性。2.围绕解析多指标参数复杂波动变化背后潜在风险规律这一关键科学问题,克服子系统耦合复杂性造成风险特征提取和风险表现归类困难问题,提出利用动态风险量化方法深入挖掘两类机组过渡过程指标参数间及与运行风险间关联规律的新思路。（1）为准确界定常规水轮发电机组不推荐运行区、且缓解推荐运行区风险问题,基于理论修正的顶盖振动、导轴承摆度及尾水压力等动平衡实验关键指标参数,利用动态熵改进模糊集评价方法与灰色关联评价方法,提出动态熵-模糊集风险评价方法与灰-熵关联动态风险评价方法深入挖掘不推荐运行区与推荐运行区关键指标参数潜在风险规律,以概率形式量化机组实时风险度,提取高风险指标参数并对危险度排序。结果表明:机组不推荐运行区可从0 MW～121 MW缩减至0 MW～100 MW,将为灵活性调度增加21 MW可调容量。推荐运行区内不同水头下指标参数危险度排序存在明显差异,证明不同运行水头下定位的高风险部件将各有侧重。（2）为缓解水泵水轮发电机组水轮机工况甩负荷过渡过程运行风险,考虑导叶直线关闭和球阀-导叶联动关闭两种方式,利用训练数据和相应风险判别准则改进传统Fisher判别法,提出基于Fisher判别的动态风险评价方法深入挖掘甩负荷过程水轮机流量、转速、尾水压力及蜗壳压力等关键指标参数风险演化特征,量化各工况点下机组运行风险概率。结果表明:导叶直线关闭和球阀-导叶联动关闭方式下机组不稳定运行概率分别为0.23和0.16,说明导叶直线关闭方式下机组甩负荷后会出现包括水锤压力在内的严重稳定性问题,若不优化导叶关闭方式,长期运行将造成部件疲劳损伤;两种关闭方式下机组风险演化特征均呈现双峰特性,其中第1波峰发生于甩负荷初期,而第2波峰发生于甩负荷后期;球阀辅助关闭的加入对机组第1波峰运行风险缓解作用极小,但可显着降低第2波峰风险概率。3.围绕高比例可再生能源入网严重威胁水轮发电机组安全运行及调能效果这一现实情景,克服现有经济目标函数缺乏对灵活性水电机组调节成本量化的缺陷,构建超调量、上升时间、调节时间及响应峰值等水电机组动态调节性能指标以衡量PID控制参数、能源配比及传输线路布置优化对水光互补系统稳定运行优化作用。进一步地,以水风互补系统为研究对象,提取高敏感性超调量指标量化水电机组动态调节成本,综合考虑电能损失成本、投入成本及售电利润等较完备的投入-产出费用因子,提出以成本-利润为目标函数的水风互补发电效益评价方法,研究风速类型、容量配比及市场电价波动对互补发电效益作用机制。结果表明:当风电接入比例超54.5%时,最不利风速条件下风力发电效益将反超水力发电效益;分时电价每天捕获的互补系统总发电效益比固定电价效益要高出1万元左右。
汤宇航[6]（2020）在《基于DSP与千兆以太网技术的多功能数据采集系统的设计与实现》文中研究指明水电能源作为清洁可再生能源,在中国能源结构体系中占有重要地位。随着电力系统的快速发展,大量的水电站投入使用,保障水电机组的安全稳定运行至关重要。水轮发电机组及其调速系统是水电机组的核心,需要对其运行过程进行实时的状态监测和高效的故障诊断。本系统实时采集和处理水轮机调速系统的各项关键参数,以获取调速系统的状态,从而实现状态监测和故障诊断的功能。本文针对水轮机组调速系统的特点和重要参数特征,进行了详细的功能需求分析,设计了具有模拟量信号、频率信号和开关量信号采集和输出功能模块的数据采集监测系统。系统采用TMS320F28335数字信号处理器作为核心处理器,设计了DSP处理器外围电路、调试接口电路和外部SRAM接口电路等硬件电路。采用FPGA器件EP4CE6E22C8N作为系统辅助处理器以拓展系统I/O接口。根据信号采集理论和系统精度要求,对ADC模数转换模块和DAC数模转换模块进行了合理的芯片选型,并设计了相应的调理电路。根据硬件电路的结构特点和DSP程序工程实现的具体要求,开发了各功能模块的软件程序。本系统与上位机的数据交互采用千兆以太网通信技术。系统通过MAC芯片AX88180和PHY芯片RTL8211E实现数据链路层的数据传输,采用uIP极小型协议栈作为TCP/IP协议栈以规范网络层和传输层的网络连接,从而实现了高速稳定的数据通信。本文对设计的系统进行了完整的测试,并根据系统要求对测试数据进行数据分析。测试结果表明系统各模块功能正常且采集速度和精度均符合设计要求,可用于水轮机组调速系统等多种系统的状态监测和故障诊断任务。
许贝贝[7]（2020）在《水力发电机组系统可靠性与多能互补综合性能研究》文中进行了进一步梳理在国家进行电力结构化、市场化改革大背景下,风水等随机可再生能源将会更多地被电力系统所消纳。水电作为调峰调频重要角色,将会面临更为频繁的过渡工况调节和非最优工况运行两个重要发展趋势。准确认识在非最优工况运行下水轮发电机组动态变化特征,对提高水轮发电机组系统的灵活性运行和维护区域电力系统的安全可靠性具有重要的科学意义价值。机组在非最优工况区轴系振动剧烈,以传统水轮机调节系统为核心的PID调速器控制效果无法保证发电机角速度的稳定性,这严重威胁了水轮发电机组在非最优工况区的发电可靠性。论文以水轮机调节系统发电机角速度控制与轴系振动相互作用关系为关键科学问题并对传统水轮机调节系统模型进行改进以研究水轮发电机组发电可靠性和综合性能评估问题,并取得以下三方面研究成果:1.基于最优工况设计的传统水轮机调节系统因轴系振动微小而忽略其对调速器控制的影响,这已不适应能源结构改革背景下电力系统对水轮发电机组全工况运行的新要求,故提出基于传统水轮机调节系统评估非最优工况下水轮发电机组发电可靠性建模新思路——传统调节系统与水轮发电机组轴系统模型的耦合统一围绕水轮机调节系统控制与水力发电机组轴系振动相互作用关系问题,系统论述和分析调节系统与机组轴系耦合关系和参数传递方式。通过对三种耦合方法的深入研究,进一步提高了水轮机调节系统在部分负荷或过负荷工况下的模拟精度。主要包括:（1）以水轮机调节系统中发电机角速度与水轮发电机组转子形心偏移一阶导数为耦合界面参数,实现了调速器控制与轴系振动相互作用的模型统一;选择经典调节系统模型和基于纳子峡水电站现场测量轴系偏移峰峰值数据作对比探究统一模型模拟精度。结果表明:机组轴系形心偏移不受流量变化的影响,即工况变化形心偏移值保持不变,且轴系固有频率基本保持不变。可见,通过发电机角速度耦合的水轮发电机组系统在不同工况下相互作用关系极不明显,且在轴心偏移上模拟精度较差。（2）以水力不平衡力和水轮机动力矩为耦合界面参数,并选择经典调节系统模型与耦合统一模型仿真结果对比探究模型模拟精度。结果表明:水轮机调节系统动态响应模拟误差在稳定值无差别,在过渡过程下模拟误差超过10%。可见,基于水力不平衡力和水轮机动力矩耦合的系统模型能够较好反映机组在过渡过程下调节系统与轴系振动相互作用关系,但在过渡过程中模拟误差较大。（3）以水力激励力、水力不平衡力和水轮机动力矩为耦合界面参数,并对轴系不对中故障振动实验测量的轴心轨迹和振动频率与所建耦合统一模型仿真结果进行对比分析,发现机组固有频率模拟误差小于3%。可见,通过水力激励力、水力不平衡力和水轮机动力矩耦合的系统模型在模拟不对中故障时表现出较好的模拟精度。2.围绕非最优工况下水轮机调节系统耦合关系复杂且参数取值存在不确定性导致的发电可靠性评价困难问题,提出利用敏感性和可靠性分析工具量化不同工况下机组发电可靠性的新构想——水轮发电机组系统发电可靠性指标及其初步应用（1）稳定工况和过渡工况下模型参数不确定性分析从水电站参数设计角度对机组模型参数进行随机不确定性定义,并选择发电机角速度和发电机形心偏移作为调节系统和轴系系统模型输出值,从而得到机组在稳定运行工况和过渡工况下模型单参数敏感性排序和参数间相互作用的敏感性排序,进而确立水力发电系统发电可靠性的场景设计原则。（2）不同场景下水轮发电机组发电可靠性指标选取与评估通过设计不同可再生能源占比、不同风速干扰等场景,选择最小调节值、最大调节值、超调、欠调和峰值五个动态指标作为发电可靠性评估指标,研究风水互补发电系统的故障响应、调节性能等动态特征。研究结果表明,水力发电系统调节能力对随机风低标准差和梯度风高平均值低标准差极为敏感。相反,对阵风属性指标（即风速频率、幅值和偏移量）的调节敏感性较弱。此外,快速响应（以调节时间和峰值时间表示）与稳定响应（以最小调节值、最大调节值、超调、欠调和峰值表示）之间的主导因素评价比较复杂。但当快速响应与稳定响应相一致时,就很容易对水轮发电机组动态调节性能做出评价。3.为克服传统风水互补系统以天为最小时间尺度而忽略水轮发电机组动态性能状态的经济型问题,提出一种基于秒级尺度动力学模型的经济性评估方案——资源利用度、平抑性等级和综合效益分析通过研究风电资源的时间与空间尺度效应,给出简单时空尺度等效方案,进而提出基于秒级尺度的风水互补发电系统模型风速变异系数、波动系数和平抑系数的计算方法;进一步通过设计不同可再生能源占比、不同风速干扰等场景,获取风水互补系统的动态响应,并计算年运行内的售电效益、调峰效益、节省能源效益、机组启停成本、导叶疲劳损失成本、维护成本（无导叶损失）等,全方位衡量水电站在调节风电功率变化场景下所带来的经济收益情况。初步试算结果表明,基于秒级尺度的风水互补系统的经济性评估方案是可行的。
胡兴洋[8]（2020）在《基于双PWM变流器永磁同步发电机水电并网系统设计》文中提出小水电作为我国重要的分布式能源,在防洪蓄水、保护生态、促进农村电气化建设和加快贫困地区经济发展方面发挥着不可替代的作用,然而传统小水电站采用水轮发电机直接并网的系统结构,水轮机只能运行在额定转速,当河流流量以及电站工作水头发生变化时,水轮机水能转换效率降低。针对上述问题,本文将双PWM变流器永磁同步发电机结构应用于水力发电系统中,实现变速恒频水力发电,旨在提高水电并网效率。首先,介绍了永磁同步发电机水电并网系统结构,对水轮机的基本工作原理和输出功率特性进行了分析,推导了水轮机输出功率与导叶开度以及转速的关系。介绍了矢量变换原理,在此基础上建立了永磁同步发电机、双PWM变流器以及电网的矢量数学模型,并分析了机网侧变流器的控制原理。其次,给出了水电并网控制系统的结构框图,根据水轮机输出功率与导叶开度以及转速的关系建立了水轮机最大效率跟踪控制模型;分析了PMSG输出功率与其转速以及变流器直流母线电压的制约关系,在负载较小时采用单位功率因素控制实现功率输出,在输出功率超出直流母线电压限制时切换到弱磁控制,通过合理分配弱磁电流来提高PMSG的带载能力,同时在分析PMSG弱磁控制原理以及传统电压反馈弱磁控制方法的基础上,结合SVPWM调制原理,提出了一种基于非零电压矢量作用时间反馈的弱磁控制方法,进一步提高电压矢量的作用范围,降低定子电流;介绍了电网同步化控制方法并在此基础上建立了网侧功率控制模型,实现并网有功、无功的直接控制;利用Simulink仿真软件对整个系统进行了仿真建模。最后,设计了一个200k W水电并网系统平台,详细介绍了该系统的硬件资源分配以及双PWM控制器的硬件电路设计,对部分电路的设计思路和设计原理进行了分析;然后分析了基于该硬件平台的控制软件结构,同时对系统调试所需的上位机软件和在线烧写软件的实现过程进行详细的介绍;最后在湖南郴州的一个水电站利用该系统替换原有的水轮发电机直接并网系统,通过对比试验得出,使用变速恒频发电技术调节水轮机转速使水轮机保持最大水能转换效率,能显着提高水资源利用率,在低流量、低水头状况下发电优势更明显。
苗磊[9]（2020）在《风光互补发电系统运行优化控制策略研究》文中指出随着能源危机和环境气候问题的日益突出,以风能和太阳能为代表的新能源得到了广泛的关注。由于风能和太阳能在时间和空间上具有良好的互补特性,相对于单独的风力发电或太阳能发电,风光互补发电系统具有更高的能源利用率,对于扩大电力供给渠道,深度实现能源转型,具有十分重要的现实意义。本文以当前新能源在电网中的渗透率不断提高为背景,面向进一步改善发电系统运行状况,结合储能装置,对风力发电、太阳能发电实施有效的能量整合,主要针对并网型风光互补发电系统中,风电侧直驱式永磁同步发电机发电效率提升、复杂外界条件下的光伏发电运行动态响应性改善、不平衡电网下的并网逆变器多目标协同控制、储能装置充放电优化等问题开展深入研究,主要进行了以下工作:1)为抑制风电侧发电机的转矩脉动并提高直驱式风力发电装置的运行效率,将模型预测控制应用到永磁同步风力发电机中,提出一种考虑发电机损耗的运行能效优化算法。在传统模型预测直接转矩控制的基础上,结合永磁同步发电机损耗模型定义定子有功电流预测值,用于获取发电机电磁转矩预测值,并通过求取系统最小损耗工作点得到定子有功电流设定值,结合最佳特性曲线的最大风能跟踪方法得到发电机电磁转矩设定值。进而,依据所设计的代价函数选取最优电压矢量,使发电机在降低转矩脉动的同时,保持最小损耗状态运行。以表贴式永磁同步发电机为例,进行速度阶跃、转矩阶跃和运行损耗情况的仿真验证,并进行对比分析。2)针对现有的太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法在复杂光照、温度条件下易陷入局部极值点,导致动态响应性变差,以及在发电运行过程中需引入人为操作等问题,研究并验证了不同光照强度与温度条件下,最大功率点电压与标准条件下开路电压的数学关系,并在此基础上,提出一种充分满足多种外界条件下的采用步长动态匹配方法的最大功率点跟踪策略,并对所提控制策略进行仿真对比验证。3)在并网侧,为改善逆变器在不平衡电网下的运行性能,提出了一种考虑并网电流幅值限制与不平衡电压快速分离的逆变器多目标协同控制策略。首先,在建立协同控制数学模型的基础上,加入并网逆变器电流峰值安全限制机制,结合状态切换因子对功率参考值实施动态调节;其次,通过引入递归自调用与等效运算替代的方式,降低不平衡电网电压正负序分离的在线计算量,提高算法整体运算效率,并基于该正负序分离方法,设计了逆变器电流内环控制器;最后,对所提算法进行仿真对比验证。4)针对平抑新能源出力随机性和间歇性波动过程中,存在的波动率过度调整以及采用传统自适应动态规划算法时,易陷入局部最优的问题,提出一种加入深度学习自适应动态规划算法的新能源平稳出力控制策略。首先,采用功率波动率反馈控制,对一定时间尺度下的新能源并网功率波动率进行初次平抑;其次,引入深度信念网络对传统自适应动态规划算法进行改进,并对储能系统充放电功率进行二次修正,使储能装置的充放电动作更为合理;最后,在集中式并网和分散式并网两种场景下,进行多算例对比分析,对所提算法进行充分验证。5)为实际验证风光互补发电系统各环节优化控制算法的可行性与有效性,在已有开发平台的基础上,补充部分实验硬件,设计了一套小型风光互补发电系统物理实验装置,对风电侧考虑损耗的永磁同步发电机运行能效优化算法以及光伏侧基于步长动态匹配原理的最大功率点跟踪策略进行实验验证,并以风电侧和光伏侧的实际输出功率曲线为实验对象,结合储能装置,检验基于深度学习自适应动态规划算法在平稳新能源出力方面的有效性,最后,结合设置的不平衡电压工况,对并网逆变器多目标协同控制策略进行验证。
姜伟[10]（2019）在《水电机组混合智能故障诊断与状态趋势预测方法研究》文中进行了进一步梳理随着我国能源结构改革进程的不断推进,大力开发水电能源对构建清洁低碳的能源体系、促进经济社会可持续发展具有重要战略意义。作为水电站能量转换过程的核心设备,水电机组正在向复杂化、巨型化、集成化和智能化的方向发展,其面临的安全可靠运行问题日益突出。“状态维护”概念的提出与应用,为有效降低机组异常或故障发生风险、提升其稳定运行水平提供了一种可行思路。状态监测、故障诊断和趋势预测是状态维护实施过程的三个关键环节。受水力、机械、电气及其他干扰因素的耦合影响,水电机组监测信号呈现明显的非线性和非平稳性特征,故障与征兆间存在复杂的映射关系,对此,传统方法已难以满足当前背景下准确分析机组运行状态的需求。因此,基于水电机组运行特性,研究新的状态分析理论与方法,对提高机组故障诊断与趋势预测精度、保障机组稳定运行具有重要的工程应用价值。为此,本文围绕工程应用中水电机组复杂非平稳信号降噪分析与特征提取、混合故障诊断以及状态趋势预测等关键技术问题,以快速集成经验模态分解、深度学习、流行学习、灰色马尔科夫模型等作为理论基础与技术手段,探究并改进现有方法中存在的理论或应用缺陷,设计提出了若干适用于水电机组非平稳信号分析及状态特征提取方法,发展了基于健康判别与特征约简的多步递进式故障诊断体系,构建了融合滑动窗与灰色马尔科夫理论的状态趋势预测模型,为相关领域研究范式的方法创新与技术进步提供了必要的理论基础,具有一定的研究推广前景与工程应用价值。论文主要研究内容及创新性成果如下:（1）针对能够有效表征水电机组实际运行状态的振动信号易淹没于强烈背景噪声的问题,提出了一种基于自适应奇异值分解（SVD）与固有模态函数（IMFs）重构的水电机组振动信号多级降噪方法。该方法系统融合了SVD和快速集成经验模态分解（FEEMD）在高频噪声抑制和信号自适应处理方面的优点,完成基于初级滤波和次级去噪的两阶段式信号降噪处理。在初级滤波阶段,首先对原始信号进行SVD分解,在深入分析有效奇异值序列对滤波性能影响的基础上,发展了基于相关分析的奇异值自适应选取方法,实现对高频背景噪声的有效滤除;在次级去噪阶段,依据FEEMD原理分解滤波后所得信号,结合所构建基于排列熵的IMFs选择体系,重构有效模态分量以完成信号降噪,显着提升降噪效果。（2）考虑到多源激励耦合干扰下机组运行状态与征兆间映射关系难以准确度量的问题,在统计分析原理及深度学习技术的基础上,研究提出了一种基于FEEMD能量熵及混合集成自编码器的水电机组状态特征提取方法。针对在线判别机组“正常”或“故障”状态的工程实际需求,深入分析了能量熵对于异常或故障发生时非线性振动信号动力学突变行为的表征作用,综合FEEMD对复杂非线性非平稳信号的高效处理优势,设计了基于FEEMD能量熵的水电机组健康状态特征提取方法,快速获取振动信号能量熵特征。进一步,针对故障模式准确识别的需求和单一能量熵特征不足以反映具体故障类型的问题,创造性地构建了一种用于提取故障特征的混合集成自编码器,有效克服了浅层特征学习模型的局限,提升了模型的特征提取能力及学习泛化性能。（3）为科学建立水电机组“正常”与“故障”状态的特征边界,引入数理统计理论,结合历史样本集与能量熵方法,构建了基于能量熵统计分析的机组健康状态在线判别体系,实时分析机组健康状态。进一步,为抑制机组高维故障特征空间存在的信息冗余、敏感特征易淹没等现象,创新性地设计了基于参数化线性映射模式的改进t-分布式随机领域嵌入（M-t SNE）特征约简方法,该方法在提升故障诊断精度、降低计算时耗方面具有显着优势。基于上述分析,为克服传统单步诊断模式在分析复杂故障工况面临的高复杂性、低精度等缺陷,首次提出了一种基于能量熵判别与深度特征约简的多步递进式混合故障诊断策略,将整个诊断过程简化为健康状态检测和故障类型识别两个阶段,符合对机组进行智能诊断的工程实施思路。（4）围绕水电机组状态趋势预测的工程需求,在系统分析机组状态趋势可预测性的基础上,提出了一种基于滑动窗与灰色马尔科夫（Grey-Markov）模型的状态趋势预测方法。该方法完整集成了Grey-Markov预测模型、灰色背景值优化原理以及基于滑动窗的滚动预测机制,探索从模型构造、预测模式、残差修正等角度降低预测误差的方式,有效提升了预测结果的准确性。此外,针对工程应用中对不同预测时间尺度的需求,考虑模型的不同组合策略,创造性地构建了基于串联式、并联式和嵌入式组合机制的水电机组状态趋势混合预测模型,设计了对应的机组状态趋势组合预测流程,在保证预测精度的同时最大程度提升计算效率,为制定合理的机组维护计划提供相应指导。
二、水力发电机组的ANN控制模式与硬件电路实现（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水力发电机组的ANN控制模式与硬件电路实现（论文提纲范文）
（1）基于超级电容与水力机组结合的快速调频策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.2.1 水力机组调频现状与研究趋势 |
| 1.2.2 超级电容器的应用现状与研究趋势 |
| 1.2.3 超级电容应用于电力系统的现状与趋势 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 超级电容储能系统研究 |
| 2.1 超级电容器 |
| 2.1.1 超级电容的工作原理 |
| 2.1.2 超级电容的性能指标 |
| 2.1.3 超级电容的性能特点 |
| 2.1.4 超级电容的充放电方式 |
| 2.1.5 超级电容的等效电路模型 |
| 2.2 超级电容器的充放电回路 |
| 2.2.1 双向DC-DC转换器的工作原理 |
| 2.2.2 双向DC-DC转换器的数学模型 |
| 2.2.3 双向DC-DC转换器的参数 |
| 2.3 超级电容的充放电控制策略研究 |
| 2.3.1 电压型变换器的工作原理 |
| 2.3.2 电压型变换器的数学模型 |
| 2.3.3 储能控制策略研究 |
| 2.4 超级电容充放电仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 超级电容-水力机组协调运行调频策略研究及容量配置 |
| 3.1 水轮机调节系统数学模型 |
| 3.1.1 调速器数学模型 |
| 3.1.2 伺服系统数学模型 |
| 3.1.3 引水系统数学模型 |
| 3.1.4 水轮机数学模型 |
| 3.1.5 发电机及负载数学模型 |
| 3.2 超级电容与水力机组的协调运行控制策略研究 |
| 3.3 参数优化策略 |
| 3.4 超级电容储能装置的容量配置原则与经济效益分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超级电容辅助水力机组调频的仿真实例分析 |
| 4.1 容量配置与成本计算 |
| 4.2 仿真实例 |
| 4.2.1 单机带负荷无差调频 |
| 4.2.2 并网运行有差调频 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 对本文所做工作的总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）全功率变速水轮发电机组的低电压穿越控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 变速水轮发电机组发展和研究现状 |
| 1.2.1 变速水轮发电机组发展 |
| 1.2.2 变速水轮发电机组研究现状 |
| 1.3 低电压穿越的研究现状 |
| 1.3.1 低电压穿越的概述及必要性 |
| 1.3.2 低电压穿越的控制方法 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 全功率变速水轮发电机组的数学模型 |
| 2.1 水轮机调节系统的数学模型 |
| 2.1.1 水轮机及引水系统数学模型 |
| 2.1.2 转速调节系统数学模型 |
| 2.1.3 转速寻优模型 |
| 2.2 永磁发电机数学模型 |
| 2.2.1 三相静止坐标系下永磁电机数学模型 |
| 2.2.2 两相旋转坐标系下永磁电机数学模型 |
| 2.3 机侧变流器数学模型及控制策略 |
| 2.3.1 机侧变流器数学模型 |
| 2.3.2 机侧变流器控制策略 |
| 2.4 网侧变流器数学模型及控制策略 |
| 2.4.1 网侧变流器数学模型 |
| 2.4.2 网侧变流器控制策略 |
| 2.5 全功率变速水轮发电机组整体模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 全功率变速水轮发电机组的电压跌落特性及卸荷电路分析 |
| 3.1 电压跌落对全功率变速水轮发电机组的影响 |
| 3.2 全功率变速水轮发电机组电压跌落时的仿真分析 |
| 3.3 基于卸荷电路的低电压穿越控制策略 |
| 3.3.1 卸荷电路控制方案 |
| 3.3.2 卸荷电阻阻值大小的计算 |
| 3.3.3 仿真结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于转子惯性储能的协调控制策略实现全功率变速水轮发电机组的低电压穿越 |
| 4.1 控制策略 |
| 4.11 机侧控制策略 |
| 4.12 网侧无功补偿控制策略 |
| 4.13 转速调节器控制策略 |
| 4.2 转子储能控制策略能量流动分析 |
| 4.3 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于转子储能的全功率变速水轮发电机组低电压穿越中转速上升最大值的解析方法 |
| 5.1 低电压穿越中转速上升最大值解析模型 |
| 5.1.1 导叶动作情况 |
| 5.1.2 导叶不动作情况 |
| 5.2 转速上升最大值分析 |
| 5.3 仿真验证 |
| 5.3.1 验证解析模型的正确性 |
| 5.3.2 验证解析模型的分析结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（3）面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及其意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展动态 |
| 1.2.1 中长期电力规划模型 |
| 1.2.2 不同发电技术经济性评价 |
| 1.2.3 中长期电力需求预测 |
| 1.2.4 煤电供给侧改革与灵活性改造 |
| 1.2.5 促进系统灵活性的市场政策机制 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.3.1 研究总体思路 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 研究重点 |
| 1.3.4 研究难点 |
| 1.3.5 研究路线图 |
| 1.4 研究成果及创新 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 系统灵活性和中长期电力规划相关理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 能源“不可能三角”理论 |
| 2.3 电力系统灵活性基本内涵 |
| 2.4 中长期电力需求预测方法 |
| 2.4.1 传统需求预测模型 |
| 2.4.2 基于计算机软件的需求预测模型 |
| 2.5 系统优化算法 |
| 2.5.1 粒子群算法 |
| 2.5.2 蚁群算法 |
| 2.5.3 遗传算法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 中国电力行业发展现状分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 中国电力行业主体构架发展现状分析 |
| 3.2.1 发电装机容量 |
| 3.2.2 跨省输电线路 |
| 3.2.3 全社会用电量 |
| 3.3 中国电力行业成本效率发展现状分析 |
| 3.3.1 发电技术经济性 |
| 3.3.2 线损和厂用电率 |
| 3.3.3 发电煤耗和供电煤耗 |
| 3.3.4 需求响应规模 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于组合预测的中长期电力需求预测模型研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于MLR-ANN的中长期全社会用电量预测模型构建 |
| 4.2.1 MLR基本原理 |
| 4.2.2 ANN基本原理 |
| 4.2.3 基于MLR-ANN的全社会用电量预测模型 |
| 4.3 全社会用电量相关影响因素分析及其数据整理 |
| 4.3.1 全社会用电量相关影响因素分析 |
| 4.3.2 全社会用电量影响因素数据整理 |
| 4.4 基于MLR-ANN的2021-2035年全社会用电量预测 |
| 4.4.1 用电量显着影响变量提取 |
| 4.4.2 2021-2035年显着影响变量预测 |
| 4.4.3 2021-2035年全社会用电量预测 |
| 4.5 电力需求预测定性分析与结果修正 |
| 4.5.1 基于Gompertz曲线的电力经济增长规律分析与国际比较 |
| 4.5.2 不同研究机构对中国电力需求预测结果对比 |
| 4.5.3 中国电力需求预测结果校验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于系统成本的电力资源技术经济分析与增长潜力研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于系统LCOE和双因素学习曲线的电力资源技术经济分析 |
| 5.2.1 LCOE模型基本原理 |
| 5.2.2 系统LCOE技术经济分析模型构建 |
| 5.2.3 基于双因素学习曲线的电力资源成本下降趋势模型构建 |
| 5.2.4 2021-2035年不同电力资源竞争力分析 |
| 5.3 电力资源增长潜力分析 |
| 5.3.1 各类电力资源禀赋分布及新增电源布局 |
| 5.3.2 各类电力资源增长潜力分析 |
| 5.3.3 区域电力流向及传输规模分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 供需两侧资源协同优化的中长期电力规划模型研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划模型构建 |
| 6.2.1 电力规划模型基本原理及衍生 |
| 6.2.2 供需两侧资源协同优化的电力规划模型基本特征 |
| 6.2.3 高比例可再生能源电力系统新形态特性分析 |
| 6.2.4 模型目标函数 |
| 6.2.5 模型约束条件 |
| 6.3 全国层面电力规划方案对比分析 |
| 6.3.1 情景设定 |
| 6.3.2 参数设定 |
| 6.3.3 电力规划方案对比分析 |
| 6.4 区域电力规划方案对比分析 |
| 6.4.1 电力资源现状分析 |
| 6.4.2 基于系统LCOE的各类发电资源技术经济分析 |
| 6.4.3 参数设定 |
| 6.4.4 电力规划方案对比分析 |
| 6.5 电力规划方案运行模拟 |
| 6.5.1 运行模拟与系统灵活性定量评估方法 |
| 6.5.2 典型场景下区域电网运行模拟 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 政策建议 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 政策建议 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）水力发电机振动和噪声监测系统的设计与研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外的发展现状 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 2 水电机组振动和噪声故障原因及分析 |
| 2.1 水电机组振动和噪声产生原因 |
| 2.2 水电机组振动和噪声信号分析及处理 |
| 2.3 水电机组振动和噪声监测系统设计思路 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 水电机组振动和噪声监测系统硬件部分设计 |
| 3.1 系统硬件设计总体方案 |
| 3.2 系统硬件平台搭建 |
| 3.3 数据采集卡的选择 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水电机组振动和噪声监测系统软件部分设计 |
| 4.1 系统软件设计总体方案 |
| 4.2 DSP程序的设计 |
| 4.3 基于LABVIEW的上位机监测系统设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 水电机组振动和噪声监测系统测试 |
| 5.1 实验准备及实施 |
| 5.2 实验数据分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（5）水轮发电机组安全评价及其调节特性对互补发电效益影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 水电在我国能源结构中的战略地位 |
| 1.3 水轮发电机组安全评价综述 |
| 1.3.1 常规水轮发电机组过渡过程模型与稳定性分析 |
| 1.3.2 水泵水轮发电机组过渡过程模型与稳定性分析 |
| 1.3.3 两类水轮发电机组过渡过程风险分析 |
| 1.4 水风光多能互补性优化及经济效益评估综述 |
| 1.4.1 多能互补性优化 |
| 1.4.2 多能互补经济效益评价 |
| 1.5 研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 常规水轮发电机组开机过渡过程建模与稳定性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 开机特性 |
| 2.3 水轮发电机组基本模型 |
| 2.3.1 水轮机调节系统模型 |
| 2.3.2 轴系模型 |
| 2.4 水轮机调节系统与轴系耦合统一新模型 |
| 2.4.1 水轮机调节系统与轴系耦合模型的建立 |
| 2.4.2 参数设置 |
| 2.4.3 模型验证 |
| 2.5 常规水轮发电机组开机稳定性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 水泵水轮发电机组抽水调相建模与稳定性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 抽水调相工况特性 |
| 3.3 抽水调相运行理论 |
| 3.3.1 抽水调相运行迟相与进相基本理论 |
| 3.3.2 多机进相运行稳定性理论 |
| 3.4 水泵水轮发电机组仿真模型 |
| 3.4.1 多机系统抽水调相模型的建立 |
| 3.4.2 模型验证 |
| 3.5 水泵水轮发电机组抽水调相运行稳定性分析 |
| 3.5.1 励磁电流作用下多机调相运行稳定性分析 |
| 3.5.2 外部激励作用下迟相与进相运行转化机制分析 |
| 3.6 抽水调相风险情景下的运行建议 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 水轮发电机组典型过渡过程运行风险分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 常规水轮发电机组不推荐运行区动态风险分析 |
| 4.2.1 试验机组参数设置与运行区初步界定 |
| 4.2.2 动平衡实验与初步分析 |
| 4.2.3 动态熵-模糊集风险评价方法 |
| 4.2.4 不推荐运行区优化与动态风险分析 |
| 4.3 常规水轮发电机组推荐运行区动态风险分析 |
| 4.3.1 试验机组概况与运行水头设置 |
| 4.3.2 动平衡实验与初步分析 |
| 4.3.3 灰-熵关联动态风险评价方法 |
| 4.3.4 推荐运行区动态风险分析 |
| 4.4 水泵水轮发电机组水轮机工况甩负荷过渡过程风险分析 |
| 4.4.1 甩负荷过渡过程导叶及球阀-导叶联动关闭规律 |
| 4.4.2 数据来源 |
| 4.4.3 基于Fisher判别的动态风险评价方法 |
| 4.4.4 考虑导叶-球阀联动关闭的水泵水轮发电机组风险分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 水风光混合系统互补性能与发电效益优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水光混合系统互补性能优化研究 |
| 5.2.1 动态调节性能指标 |
| 5.2.2 水光互补发电模型 |
| 5.2.3 算例分析 |
| 5.3 水风混合系统互补发电效益优化研究 |
| 5.3.1 基于成本-利润的互补发电效益评价方法 |
| 5.3.2 水风互补发电仿真模型 |
| 5.3.3 互补性验证 |
| 5.3.4 算例分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 其他指标隶属度函数 |
| 附录 B 参数表 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）基于DSP与千兆以太网技术的多功能数据采集系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 课题国内外研究概况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 数据采集监测系统总体设计 |
| 2.1 系统总体需求 |
| 2.2 系统性能要求 |
| 2.3 系统总体结构 |
| 2.4 DSP技术及器件选型 |
| 2.5 以太网技术及器件选型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 系统硬件电路设计 |
| 3.1 TMS320F28335处理器核心电路 |
| 3.2 频率信号测量与输出电路设计 |
| 3.3 开关量信号采集与输出电路设计 |
| 3.4 模拟量信号测量与输出电路设计 |
| 3.5 以太网通信电路设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 系统软件设计开发 |
| 4.1 DSP处理器程序设计基础 |
| 4.2 系统主程序设计 |
| 4.3 频率信号功能模块程序设计 |
| 4.4 开关量信号功能模块程序设计 |
| 4.5 模拟量信号功能模块程序设计 |
| 4.6 以太网通讯模块程序设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 系统测试 |
| 5.1 模拟量信号测量模块测试 |
| 5.2 频率信号测量模块测试 |
| 5.3 模拟量信号输出模块测试 |
| 5.4 频率信号输出模块测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 课题展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）水力发电机组系统可靠性与多能互补综合性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 能源结构现状与发展趋势 |
| 1.2.1 能源结构大转型下的水电角色 |
| 1.2.2 能源结构调整水电调节重任 |
| 1.3 水力发电系统运行稳定性研究综述 |
| 1.3.1 水轮机调节系统之发电可靠性 |
| 1.3.2 水轮发电机组轴系统之轴系振动 |
| 1.3.3 风光水多能互补分析 |
| 1.4 发电可靠性研究综述 |
| 1.4.1 敏感性分析 |
| 1.4.2 可靠性分析 |
| 1.4.3 经济性分析 |
| 1.5 课题来源 |
| 1.6 研究思路与技术路线 |
| 1.6.1 研究思路 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第二章 水轮机调节系统基本模型及随机扰动分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水轮机调节系统动力学模型及其随机扰动概述 |
| 2.2.1 引水系统动态模型随机扰动 |
| 2.2.2 水轮机线性化(非线性)动态数学模型及随机扰动 |
| 2.2.3 同步发电机动态模型随机扰动 |
| 2.2.4 负荷动态模型随机扰动 |
| 2.2.5 调速器动态模型 |
| 2.2.6 励磁系统动态模型 |
| 2.2.7 水轮机调节系统任务与调节模式 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 水轮发电机组轴系与水轮机调节系统耦合建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水轮发电机组轴系与水轮机调节系统耦合建模 |
| 3.2.1 以发电机角速度为传递参数的耦合统一建模 |
| 3.2.2 以水力不平衡力和水轮机动力矩为传递参数的耦合统一建模 |
| 3.2.3 以水力激励力为传递参数的耦合统一建模 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 水轮发电机组系统参数不确定性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值仿真抽样方法 |
| 4.2.1 蒙特卡洛(Monte-Carlo)抽样方法原理 |
| 4.2.2 蒙特卡洛(Monte-Carlo)抽样方法步骤 |
| 4.3 敏感性分析方法 |
| 4.3.1 扩展傅里叶幅度检验法 |
| 4.3.2 Sobol敏感性分析 |
| 4.4 基于发电机角速度耦合统一模型参数不确定性分析与模型验证 |
| 4.4.1 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型 |
| 4.4.2 模型参数不确定性分析与模型验证 |
| 4.4.3 不对中参数对系统模型状态变量动态演化过程影响 |
| 4.4.4 发电机转子形心晃动幅度和不对中量关系 |
| 4.4.5 小结 |
| 4.5 基于水力不平衡力和动力矩模型参数不确定性分析与模型验证 |
| 4.5.1 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型 |
| 4.5.2 模型参数不确定性分析 |
| 4.5.3 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型验证 |
| 4.5.4 小结 |
| 4.6 基于水力不平衡和动力矩的耦合系统振动模态分析 |
| 4.6.1 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型 |
| 4.6.2 非线性模态级数法 |
| 4.6.3 非线性振动模态分析方法验证 |
| 4.6.4 一阶振动模态分析 |
| 4.6.5 讨论 |
| 4.6.6 小结 |
| 4.7 相继甩负荷工况下水力发电系统模型参数不确定性分析 |
| 4.7.1 全局敏感性分析 |
| 4.7.2 模型验证 |
| 4.7.3 相继甩负荷对管道压力的影响 |
| 4.7.4 相继甩负荷对调压室涌浪的影响 |
| 4.7.5 相继甩负荷对转速波动的影响 |
| 4.7.6 小结 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 风光水互补发电系统发电可靠性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 可靠性分析方法 |
| 5.2.1 一阶可靠度法 |
| 5.2.2 二阶可靠度法 |
| 5.3 混合光伏/风电/水电微电网系统建模与参数不确定性分析 |
| 5.3.1 基于水力激励力的耦合系统模型 |
| 5.3.2 混合光伏/风电微电网 |
| 5.3.3 参数不确定性对水力发电系统发电可靠性的影响 |
| 5.3.4 水力发电系统参数间相互作用对并网可靠性影响 |
| 5.3.5 水力发电系统轴系模型验证 |
| 5.3.6 混合光伏/风电/水电微电网系统建模 |
| 5.3.7 混合光伏/风电/水电微电网系统三相短路故障分析 |
| 5.3.8 小结 |
| 5.3.9 微电网系统参数 |
| 5.4 风水互补发电系统发电可靠性分析 |
| 5.4.1 风水互补发电系统模型说明 |
| 5.4.2 风力发电系统风速模型场景 |
| 5.4.3 风水互补系统互补特性分析 |
| 5.4.4 风水互补系统发电可靠性评估指标 |
| 5.4.5 风水互补系统水轮发电机组发电可靠性评估 |
| 5.4.6 小结 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 水力发电系统的综合调节优势 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于时空尺度风水互补发电资源利用度与平抑性等级评估 |
| 6.2.1 基于连续小波变换的时间序列多尺度分解 |
| 6.2.2 基于连续小波变换分析的时间序列多尺度分解 |
| 6.2.3 基于最小二乘支持向量机的等级评估 |
| 6.2.4 系统资源利用度与平抑性等级评估模型 |
| 6.2.5 风水互补发电系统联合模型 |
| 6.2.6 各类风速条件下风力发电资源评估 |
| 6.2.7 小结 |
| 6.3 水力发电系统在调节风力波动方面的经济性评估 |
| 6.3.1 综合评价方法 |
| 6.3.2 风水互补特性分析 |
| 6.3.3 十四节点网络风水互补发电系统综合优势分析 |
| 6.3.4 风水互补系统综合调节效益分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要贡献 |
| 7.2 工作设想 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
（8）基于双PWM变流器永磁同步发电机水电并网系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水力发电技术发展现状 |
| 1.2.2 永磁直驱水电并网系统拓扑结构 |
| 1.2.3 永磁直驱水电并网系统控制策略 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 水电并网系统数学模型及控制原理 |
| 2.1 水轮机基本原理及功率特性 |
| 2.1.1 水轮机的基本原理 |
| 2.1.2 水轮机的功率特性 |
| 2.2 PMSG数学模型及机侧变流器控制原理 |
| 2.2.1 矢量变换原理 |
| 2.2.2 三相PMSG的数学模型 |
| 2.2.3 机侧PWM变流器控制原理 |
| 2.3 网侧PWM变流器数学模型及控制原理 |
| 2.3.1 PWM变流器数学模型 |
| 2.3.2 直流母线环节数学模型 |
| 2.3.3 网侧PWM变流器控制原理 |
| 2.4 PMSG磁场定向矢量控制策略分析 |
| 2.4.1 转子磁场定向的矢量控制技术 |
| 2.4.2 常规的电流控制方式 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 水电并网系统运行控制策略研究 |
| 3.1 水轮机最大效率跟踪控制策略 |
| 3.2 机侧控制策略及原理分析 |
| 3.2.1 单位功率因素控制 |
| 3.2.2 弱磁控制 |
| 3.3 网侧控制策略及原理分析 |
| 3.3.1 电网同步化控制 |
| 3.3.2 直接功率控制 |
| 3.4 水电并网系统仿真及结果分析 |
| 3.4.1 机侧仿真结果分析 |
| 3.4.2 网侧仿真结果分析 |
| 3.4.3 弱磁控制仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 水电并网系统软硬件设计及试验分析 |
| 4.1 水电并网系统硬件设计 |
| 4.1.1 恒流源测温电路 |
| 4.1.2 信号调理电路 |
| 4.1.3 硬件故障保护电路 |
| 4.2 水电并网系统软件设计 |
| 4.2.1 控制算法实现 |
| 4.2.2 上位机监测调试软件 |
| 4.2.3 在线烧写功能实现 |
| 4.3 水电并网系统试验验证 |
| 4.3.1 200kW水电试验平台简介 |
| 4.3.2 水电并网试验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读学位期间获得知识产权情况 |
| 致谢 |
（9）风光互补发电系统运行优化控制策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 风力发电的发展及研究现状 |
| 1.2.1 风力发电系统分类 |
| 1.2.2 典型的变速恒频风力发电系统 |
| 1.2.3 永磁同步风力发电机控制策略研究 |
| 1.3 光伏发电系统的发展及研究现状 |
| 1.3.1 太阳能光伏发电系统的发展 |
| 1.3.2 太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪策略研究 |
| 1.4 并网逆变器故障穿越技术研究现状 |
| 1.4.1 并网逆变器的分类 |
| 1.4.2 不平衡电网下的并网逆变器控制策略 |
| 1.5 风光互补混合发电系统的现状与发展 |
| 1.5.1 风光互补发电系统的拓扑结构 |
| 1.5.2 风光互补发电系统中储能装置研究 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 2 基于MPDTC的永磁同步发电机运行能效优化 |
| 2.1 PMSG的数学模型 |
| 2.1.1 三相坐标系下的PMSG数学模型 |
| 2.1.2 两相静止坐标系下的PMSG数学模型 |
| 2.1.3 两相旋转坐标系下的PMSG数学模型 |
| 2.2 最大风能跟踪下的MPDTC |
| 2.2.1 最大风能跟踪方法 |
| 2.2.2 PMSG的直接转矩控制系统 |
| 2.2.3 直驱式永磁同步风力发电系统的MPDTC |
| 2.3 考虑损耗因素的运行能效优化MPDTC |
| 2.4 仿真验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于步长动态匹配的光伏MPPT策略 |
| 3.1 MPP电压与标准条件下开路电压的关系 |
| 3.1.1 光伏电池的数学模型 |
| 3.1.2 不同外界条件下的开路电压规律 |
| 3.2 经典的MPPT控制算法 |
| 3.2.1 扰动观察法的原理 |
| 3.2.2 电导增量法的原理 |
| 3.3 基于步长动态匹配的MPPT算法 |
| 3.3.1 梯度寻优的原理 |
| 3.3.2 步长动态匹配策略 |
| 3.4 算法仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 不平衡电网下的逆变器多目标协同控制 |
| 4.1 不平衡电网下的逆变器数学模型 |
| 4.2 考虑电流幅值限制的多目标协同控制 |
| 4.3 电压正负序分离及电流调节器设计 |
| 4.3.1 不平衡电压的正负序分离 |
| 4.3.2 基于SRDFT的电流调节器 |
| 4.4 仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 风光互补发电系统储能装置运行控制 |
| 5.1 接入储能装置的风光互补发电系统并网方式 |
| 5.2 储能系统的FRFC控制 |
| 5.3 基于深度学习的储能系统ADP算法 |
| 5.3.1 ADP结构 |
| 5.3.2 DLADP中的深度信念网络 |
| 5.4 算例分析 |
| 5.4.1 采用集中式并网模式 |
| 5.4.2 采用分散式并网模式 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 并网型风光互补发电系统平台设计与实验验证 |
| 6.1 实验平台结构 |
| 6.2 实验平台硬件及软件设计 |
| 6.2.1 实验平台硬件电路 |
| 6.2.2 算法流程 |
| 6.3 实验验证 |
| 6.3.1 基于MPDTC的PMSG运行能效优化实验验证 |
| 6.3.2 基于步长动态匹配的光伏MPPT策略实验验证 |
| 6.3.3 不平衡电网下的逆变器多目标协同控制策略实验验证 |
| 6.3.4 基于DLADP的储能装置运行控制策略实验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论和展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 有待继续研究的内容 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）水电机组混合智能故障诊断与状态趋势预测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 水电机组振动故障机理分析 |
| 1.3 振动信号时频分析方法概述 |
| 1.4 振动信号特征提取与高维特征约简方法概述 |
| 1.5 水电机组故障诊断方法研究综述 |
| 1.6 水电机组状态趋势预测方法研究综述 |
| 1.7 本文主要研究内容与章节安排 |
| 2 基于自适应SVD与 IMFs重构的水电机组振动信号多级降噪方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自适应SVD滤波 |
| 2.3 IMFs重构降噪 |
| 2.4 基于自适应SVD与 IMFs重构的水电机组振动信号多级降噪 |
| 2.5 水电机组振动信号降噪实例分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于FEEMD能量熵及混合集成自编码器的水电机组状态特征提取方法.. |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于FEEMD固有模态函数能量熵的健康状态特征提取方法 |
| 3.3 自编码器基本原理 |
| 3.4 混合集成自编码器设计及其在故障状态特征提取中的应用 |
| 3.5 水电机组状态特征提取实例分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于能量熵判别与深度特征约简的水电机组混合故障诊断策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于能量熵统计分析的健康状态判别体系 |
| 4.3 改进t-SNE映射机制的深度故障特征约简方法 |
| 4.4 基于能量熵判别与深度特征约简的多步递进式混合故障诊断策略 |
| 4.5 诊断实例分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 融合滑动窗与Grey-Markov模型的水电机组运行状态趋势预测方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水电机组运行状态趋势预测可行性分析 |
| 5.3 Grey-Markov预测模型 |
| 5.4 预测误差来源分析及模型优化思路 |
| 5.5 融合滑动窗与Grey-Markov模型的水电机组状态趋势组合预测方法 |
| 5.6 水电机组运行状态趋势预测实例分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 进一步研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 :攻读博士期间发表的论文 |
| 附录2 :攻读博士期间完成和参与的科研项目 |
| 附录3 :与导师合作申请的发明专利 |
| 附录4 :攻读博士期间所获奖励 |
四、水力发电机组的ANN控制模式与硬件电路实现（论文参考文献）
- [1]基于超级电容与水力机组结合的快速调频策略研究[D]. 刘倩. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]全功率变速水轮发电机组的低电压穿越控制策略研究[D]. 李常开. 西安理工大学, 2021
- [3]面向系统灵活性的高比例可再生能源电力规划研究[D]. 张文华. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [4]水力发电机振动和噪声监测系统的设计与研究[D]. 高扬. 中国矿业大学, 2021
- [5]水轮发电机组安全评价及其调节特性对互补发电效益影响研究[D]. 李欢欢. 西北农林科技大学, 2021
- [6]基于DSP与千兆以太网技术的多功能数据采集系统的设计与实现[D]. 汤宇航. 华中科技大学, 2020(01)
- [7]水力发电机组系统可靠性与多能互补综合性能研究[D]. 许贝贝. 西北农林科技大学, 2020
- [8]基于双PWM变流器永磁同步发电机水电并网系统设计[D]. 胡兴洋. 湖南大学, 2020(07)
- [9]风光互补发电系统运行优化控制策略研究[D]. 苗磊. 北京科技大学, 2020(01)
- [10]水电机组混合智能故障诊断与状态趋势预测方法研究[D]. 姜伟. 华中科技大学, 2019(01)