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数字孪生太浦闸建设关键技术研究与应用
1
作者 李超 尤林贤 赖昕杰 《水利信息化》 2024年第5期45-49,共5页
针对太浦闸调度及安全运行依赖人工经验,缺乏理论方法指导和专业模型辅助等痛点问题,围绕水闸安全运行和调度运行业务,重点研究平原感潮河网流量预测和工程安全评价技术,以太浦闸上下游关键位置水位流量为变量,训练构建平原感潮河网流... 针对太浦闸调度及安全运行依赖人工经验,缺乏理论方法指导和专业模型辅助等痛点问题,围绕水闸安全运行和调度运行业务,重点研究平原感潮河网流量预测和工程安全评价技术,以太浦闸上下游关键位置水位流量为变量,训练构建平原感潮河网流量预测神经网络模型,构建真实反映工程及设备运行状态的评价指标集,利用层次分析法建立工程设备安全评价模型,分别应用于太浦闸的闸门调度和工程安全运行业务。太浦闸实际运行观测结果表明:2种模型方法应用后闸门调整次数同比下降40%,调整精准度提高5%。研究成果可为国内同类闸站融合数字孪生技术的调度运行和安全运行提供建设示范及经验借鉴。 展开更多
关键词 数字孪生 精准调度 安全运行 流量预测 安全评价 太浦闸
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基于OVMD-TVFEMD二次分解和HPO-ELM的水电机组振动趋势预测 被引量：1
2
作者 张楠 朱永奇 +2 位作者 孙娜 赖昕杰 李超顺 《水电能源科学》 北大核心 2023年第10期204-207,199,共5页
针对已有水电机组振动趋势预测模型的局限性,提出了一种基于最优变分模态分解(OVMD)、时变滤波器经验模态分解(TVFEMD)、猎人猎物优化算法(HPO)和极限学习机(ELM)的水电机组振动趋势预测方法。该方法先通过OVMD对原始水电机组振动信号... 针对已有水电机组振动趋势预测模型的局限性,提出了一种基于最优变分模态分解(OVMD)、时变滤波器经验模态分解(TVFEMD)、猎人猎物优化算法(HPO)和极限学习机(ELM)的水电机组振动趋势预测方法。该方法先通过OVMD对原始水电机组振动信号进行自适应分解,进一步采用TVFEND对分解后的残差进行二次分解。然后建立各子序列的HPO-ELM振动趋势预测模型;叠加重构所有子序列预测结果获得最终的预测振动信号。研究结果表明,该方法预测效果明显优于传统方法,有效提高了水电机组振动趋势预测精度,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 水电机组振动趋势预测 最优变分模态分解 二次分解 极限学习机 优化算法
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水轮发电机组甩负荷工况多目标优化研究 被引量：2
3
作者 罗红俊 张官祥 +5 位作者 金学铭 陆雪顶 杨廷勇 廖李成 赖昕杰 李超顺 《水电能源科学》 北大核心 2021年第12期172-176,共5页
为解决具有水力干扰的大流量、中水头传统水电站在双机甩负荷工况下对于导叶关闭规律的多样性研究不足的问题,以某双机共尾水调压井巨型水电站为例,构建水电站精细化模型,提出了多目标人工羊群算法(MOASA)优化双机同时甩负荷工况下两段... 为解决具有水力干扰的大流量、中水头传统水电站在双机甩负荷工况下对于导叶关闭规律的多样性研究不足的问题,以某双机共尾水调压井巨型水电站为例,构建水电站精细化模型,提出了多目标人工羊群算法(MOASA)优化双机同时甩负荷工况下两段式、三段式导叶关闭规律。为避免极值弱化,考虑了两个水力系统的非对称性,选择两台机组中蜗壳末端压力最大值和转速上升最大值为两个极值优化目标,再从两种控制策略的优化前沿上、中、下区域中选取6种控制规律,并分成3组对比两段式、三段式导叶关闭规律控制效果。结果表明,水电站双机同时甩负荷时,采用三段式关闭规律优于两段式关闭规律。同时采用MOASA优化的两段式、三段式导叶关闭规律的控制效果对比调保要求均留有较大的裕度,可见提出的MOASA可有效指导水电站甩负荷导叶关闭规律设计。 展开更多
关键词 导叶关闭规律 多目标人工羊群算法 甩负荷 水力干扰 极值弱化
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抽水蓄能机组低水头工况分数阶PID控制及多目标优化 被引量：6
4
作者 周攀 周建中 +2 位作者 赖昕杰 邓磊 许颜贺 《水力发电》 北大核心 2020年第3期85-90,共6页
为提高抽水蓄能机组低水头工况下的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头分数阶PID(FOPID)控制多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机等机构非线性,建立抽水蓄能机组调节系统精细化模型。在此基础上,引... 为提高抽水蓄能机组低水头工况下的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头分数阶PID(FOPID)控制多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机等机构非线性,建立抽水蓄能机组调节系统精细化模型。在此基础上,引入时间绝对误差积分指标(ITAE)衡量FOPID的控制性能,构造额定水头和低水头工况下机组控制品质的目标函数。进一步,提出了混合变异-邻域搜索多目标粒子群算法对所建模型进行求解。结果表明,本文提出的多目标优化策略在保证机组额定水头工况控制性能的同时提升了机组在低水头工况下的控制品质,优化结果可为机组的安全稳定运行提供决策支持。 展开更多
关键词 抽水蓄能机组 低水头工况 分数阶PID 粒子群算法 多目标优化
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基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头开机多目标优化 被引量：7
5
作者 周攀 周建中 +2 位作者 赖昕杰 秦俊 许颜贺 《水电能源科学》 北大核心 2019年第9期128-132,共5页
为提高抽水蓄能机组运行于水轮机工况时低水头开机的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽蓄机组低水头开机多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机、液压执行机构等机构非线性,建立抽蓄机组调节系统精细化模型。在此基础... 为提高抽水蓄能机组运行于水轮机工况时低水头开机的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽蓄机组低水头开机多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机、液压执行机构等机构非线性,建立抽蓄机组调节系统精细化模型。在此基础上,针对机组转速上升时间和转速超调量双目标,引入多目标人工羊群算法(MOASA)对两段式导叶开启规律进行多目标优化,得到Pareto最优解集,并对优化结果进行仿真试验。仿真结果表明,提出的开机规律多目标优化策略能有效地抑制机组深入反"S"区域,优化结果可为抽蓄电站的安全稳定运行提供决策支持。 展开更多
关键词 抽水蓄能机组 开机规律 低水头工况 多目标优化 过渡过程
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大型水电机组调节系统无模型自适应PID控制器设计 被引量：5
6
作者 鄢波 李超顺 +4 位作者 徐教锋 李永刚 吴道平 赖昕杰 侯进皎 《水电能源科学》 北大核心 2020年第11期145-148,159,共5页
水电机组调节系统在水电发电系统中承担着能量转换的重要作用。针对水电机组运行工况复杂多变、控制困难的问题,研究无模型自适应控制(MFAC)理论,设计了一种基于紧格式动态线性化方法(CFDL)的无模型自适应PID控制器(MFAC-PID)。在此基础... 水电机组调节系统在水电发电系统中承担着能量转换的重要作用。针对水电机组运行工况复杂多变、控制困难的问题,研究无模型自适应控制(MFAC)理论,设计了一种基于紧格式动态线性化方法(CFDL)的无模型自适应PID控制器(MFAC-PID)。在此基础上,以某电站机组为对象建立其调节系统非线性仿真模型,在550、540、526m三种水头下,进行了机组开机过渡过程仿真试验。结果表明,与PID控制相比,所设计的MFAC-PID控制器可使开机过程中机组转速超调量、转速上升时间和稳态误差值分别减小56.0%、0.6%、60.0%。此外,当机组工作水头发生变化时,MFAC和PID控制效果变差,而MFAC-PID控制器能保证良好的动态响应品质,表现出更好的自适应能力。 展开更多
关键词 水电机组调节系统 过渡过程 特征线法 改进Suter变换 无模型自适应PID控制
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抽水蓄能电站相继甩负荷工况导叶-球阀协联关闭规律优化 被引量：3
7
作者 李孟瑶 周建中 +4 位作者 赵路 郭文成 赖昕杰 张天宇 王炳豹 《水电能源科学》 北大核心 2021年第10期172-176,共5页
为提高抽水蓄能电站相继甩负荷工况的动态品质,提出了一种基于多目标算法的导叶-球阀协联关闭策略。首先,建立抽水蓄能电站的精细化仿真模型;然后,确定考虑机组转速和流道水击压力在内的多个优化目标,并基于多目标控制要求引入改进引力... 为提高抽水蓄能电站相继甩负荷工况的动态品质,提出了一种基于多目标算法的导叶-球阀协联关闭策略。首先,建立抽水蓄能电站的精细化仿真模型;然后,确定考虑机组转速和流道水击压力在内的多个优化目标,并基于多目标控制要求引入改进引力搜索算法优化导叶-球阀协联关闭规律,得到一组Pareto最优解;最后,从Pareto最优解中选取综合水击压力目标函数最小值、与平衡点距离最小值及转速目标函数最小值三个典型解进行仿真试验,验证该策略下相继甩负荷工况过渡过程的动态品质。根据优化结果,推荐对发生相继甩负荷工况的两台机组均进行导叶-球阀协联关闭规律优化。结果表明,优化所得最优解均能满足调节保证计算的控制要求,且典型解1比典型解3的蜗壳末端最大压力下降了21.9 m,但转速值仅升高了2 r/min,这说明提出的导叶-球阀协联关闭策略更好地协调了机组转速与管道水击压力之间的矛盾,可为相继甩负荷工况下电站的安全稳定运行提供有效的技术指导。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 过渡过程 相继甩负荷 导叶-球阀协联关闭规律 多目标优化
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基于精细化模型的水泵断电工况导叶关闭规律多目标优化 被引量：2
8
作者 于辉 周建中 +3 位作者 王康生 赵志高 赖昕杰 许颜贺 《水电能源科学》 北大核心 2018年第7期135-139,210,共6页
为提高可逆式抽水蓄能机组水泵断电工况过渡过程动态品质,提出一种基于抽水蓄能机组精细化模型的导叶关闭规律多目标优化策略,即先建立能精确反映各水力单元水压特性的过水系统模型,采用基于改进Suter变换-BP神经网络的水泵水轮机插值... 为提高可逆式抽水蓄能机组水泵断电工况过渡过程动态品质,提出一种基于抽水蓄能机组精细化模型的导叶关闭规律多目标优化策略,即先建立能精确反映各水力单元水压特性的过水系统模型,采用基于改进Suter变换-BP神经网络的水泵水轮机插值求解机制保证机组转速在极端工况区(驼峰区和反"S"区)的准确求解;然后均衡考虑抽水蓄能机组水泵断电工况下转速上升率和全流道特定节点压力脉动值,提出涉及水力、机械复杂因素的多重约束条件;再将邻域搜索和混沌变异机制引入到改进引力搜索(IGSA)算法中,并对所建模型进行优化求解。仿真结果表明,该策略可为导叶关闭规律优化和水泵断电工况下机组安全稳定运行提供有效的技术指导。 展开更多
关键词 抽水蓄能机组 导叶关闭规律 水泵断电工况 多目标优化 过渡过程
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水轮发电机组改进型非线性广义预测控制器设计 被引量：2
9
作者 鄢波 李超顺 +3 位作者 吴道平 侯进皎 赖昕杰 何均 《水电能源科学》 北大核心 2020年第10期140-144,共5页
为提高水轮发电机组调速器的鲁棒性和稳定性,设计了一种基于瞬时线性化模型的水轮发电机组改进型非线性广义预测控制器(JNGPC)。为了使初始状态的建模误差最小,依据机组历史运行数据,采用遗忘因子递推增广最小二乘法辨识控制系统的初始... 为提高水轮发电机组调速器的鲁棒性和稳定性,设计了一种基于瞬时线性化模型的水轮发电机组改进型非线性广义预测控制器(JNGPC)。为了使初始状态的建模误差最小,依据机组历史运行数据,采用遗忘因子递推增广最小二乘法辨识控制系统的初始参数。在此基础上,引入一种改进广义预测控制算法,并对控制系统在每个采样时刻进行瞬时线性化,设计了一种基于控制系统CARIMA模型瞬时线性化的改进的非线性广义预测控制器。以我国某水电站为试验对象,对水轮发电机组调节系统不同水头下开机启动进行仿真试验,并与PID、FOPID、GPC控制器进行比较。结果表明,与PID、FOPID控制器相比,所设计的JNGPC能有效抑制开机启动工况下的转速振荡,具有更强的鲁棒性和稳定性;与GPC控制器相比,JNGPC具有更高的计算效率,更符合工业现场实时性要求。 展开更多
关键词 水轮发电机组调节系统 非线性广义预测控制器 遗忘因子递推增广最小二乘参数辨识 过渡过程
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