水口水電廠廠用電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行研究

【摘要】：當(dāng)前，隨著能源危機(jī)的加劇，節(jié)能降耗顯得更加重要，并已成為我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。同時(shí)，水口水電廠存在廠用電量較大的問(wèn)題，急需進(jìn)行節(jié)能改造。然而，節(jié)能改造工程耗資較大，啟動(dòng)前須進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆桨冈O(shè)計(jì)。本文緊跟時(shí)代需求，并結(jié)合水口水電廠實(shí)際，對(duì)廠用電系統(tǒng)中的主變冷卻器系統(tǒng)和滲漏深井泵系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，力求維持各個(gè)廠用電子系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，以最終達(dá)到廠用電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行的目的。 在主變冷卻器系統(tǒng)方面，首先根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)存在的問(wèn)題，引入變頻調(diào)速技術(shù)，設(shè)計(jì)了改進(jìn)系統(tǒng)的硬件電路。接著，根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程和控制過(guò)程的實(shí)際需要，編制了主變冷卻器PLC控制程序；并利用PLCSIM仿真軟件對(duì)PLC程序運(yùn)行的正確性進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果符合控制過(guò)程要求，從而驗(yàn)證了程序的可靠性。最后，為維持主變油溫的穩(wěn)定，引入模糊控制方法來(lái)調(diào)整主變冷卻風(fēng)機(jī)變頻器頻率輸出值。模糊控制器設(shè)計(jì)過(guò)程具有一定的主觀性，會(huì)導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。主要采用改進(jìn)粒子群算法來(lái)優(yōu)化模糊控制器，使得模糊控制器的設(shè)計(jì)誤差達(dá)到最小，具有一定的理論參考價(jià)值。 在滲漏深井泵系統(tǒng)上，通過(guò)泵性能曲線(xiàn)擬合和管路特性曲線(xiàn)計(jì)算，求取泵的實(shí)際工作點(diǎn)，由此確定當(dāng)前深井泵運(yùn)行于低效區(qū)，并基于變頻調(diào)速原理對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能方案設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，首先構(gòu)造4個(gè)隨調(diào)速比率變化的目標(biāo)函數(shù)，并采用改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度分析方法進(jìn)行多目標(biāo)決策，以求得某一特定工況下的最優(yōu)調(diào)速比率。接著，將不同工況下的最優(yōu)調(diào)速比率作為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本，并在泛化能力上對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，使其可以精確預(yù)測(cè)最優(yōu)調(diào)速比率。最后，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)存在的問(wèn)題和控制過(guò)程的實(shí)際需要，對(duì)深井泵控制系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，并編制了PLC程序。本文還開(kāi)發(fā)了上位機(jī)人機(jī)界面，它可以調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序以控制變頻器輸出頻率，并可監(jiān)測(cè)部分系統(tǒng)參數(shù)。 本文還對(duì)所提出的改造方案進(jìn)行節(jié)能效果預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果表明相關(guān)方案具有一定的應(yīng)用價(jià)值，值得實(shí)施和推廣。全文最后總結(jié)了本文的特點(diǎn)和不足之處，并對(duì)后續(xù)工作進(jìn)行了展望。 【關(guān)鍵詞】：水電廠廠用電 變頻調(diào)速 可編程控制器 模糊控制 灰色關(guān)聯(lián)度分析
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TV737
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 引言11-16
• 1.1 課題相關(guān)背景11-14
• 1.1.1 課題的選題由來(lái)和研究對(duì)象11
• 1.1.2 火電廠輔機(jī)節(jié)能研究及對(duì)本課題的啟發(fā)11-12
• 1.1.3 變頻調(diào)速技術(shù)12-13
• 1.1.4 電力變壓器冷卻系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行研究現(xiàn)狀13-14
• 1.1.5 水電廠集水井排水泵優(yōu)化運(yùn)行研究現(xiàn)狀14
• 1.2 課題研究的目的和意義14-15
• 1.3 本文所做的工作15-16
• 第二章 主變冷卻器電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)16-33
• 2.1 主變冷卻系統(tǒng)介紹16-17
• 2.1.1 系統(tǒng)概況、運(yùn)行情況和節(jié)能改造的必要性16
• 2.1.2 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻器構(gòu)成與工作原理16
• 2.1.3 電力變壓器的損耗和散熱16-17
• 2.1.4 變壓器冷卻器節(jié)能原理17
• 2.2 主變冷卻器繼電控制線(xiàn)路17-20
• 2.3 當(dāng)前主變冷卻器 PLC 控制系統(tǒng)20-22
• 2.4 節(jié)能設(shè)計(jì)中的變送器、變頻器、PLC 選型22-24
• 2.4.1 低壓電器元件選用和變送器、變頻器選型22
• 2.4.2 PLC 的選用和組成結(jié)構(gòu)22-23
• 2.4.3 PLC 的輸入輸出23-24
• 2.4.4 PLC 的模塊選型24
• 2.5 主變冷卻器控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24-33
• 2.5.1 電氣控制線(xiàn)路24-26
• 2.5.2 信號(hào)部分接線(xiàn)26-27
• 2.5.3 PLC 數(shù)字量輸入輸出接線(xiàn)27-30
• 2.5.4 PLC 模擬量輸入輸出接線(xiàn)30
• 2.5.5 變頻器主回路、控制回路端子接線(xiàn)30-33
• 第三章 主變冷卻器 PLC 控制程序設(shè)計(jì)與仿真33-46
• 3.1 PLC 程序的功能以及和手動(dòng)操作的配合33-34
• 3.1.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)主變冷卻器控制過(guò)程的要求33
• 3.1.2 主變冷卻器 PLC 程序主要功能33-34
• 3.1.3 PLC 控制與運(yùn)行人員手動(dòng)操作的配合34
• 3.2 PLC 程序結(jié)構(gòu)34-39
• 3.2.1 PLC 編程語(yǔ)言和編程原則34-35
• 3.2.2 PLC 程序的硬件組態(tài)35
• 3.2.3 PLC 程序中的塊35-36
• 3.2.4 PLC 程序的符號(hào)表和變量聲明表36-39
• 3.3 PLC 程序分析39-43
• 3.3.1 組織塊 OB100 和 OB139
• 3.3.2 功能塊 FB139-41
• 3.3.3 多重背景功能塊 FB241-42
• 3.3.4 功能和數(shù)據(jù)塊42-43
• 3.4 PLC 程序仿真43-46
• 第四章 模糊控制在主變冷卻器節(jié)能運(yùn)行中的應(yīng)用46-59
• 4.1 模糊控制的可行性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)46
• 4.2 模糊控制原理46-48
• 4.2.1 輸入量模糊化46-47
• 4.2.2 確定模糊控制規(guī)則47
• 4.2.3 模糊推理47
• 4.2.4 輸出量去模糊化47-48
• 4.3 主變油溫模糊控制器設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)誤差48-51
• 4.3.1 主體方案48
• 4.3.2 模糊控制器等級(jí)值與實(shí)際值的對(duì)應(yīng)關(guān)系48-49
• 4.3.3 各模糊集初始隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)49-50
• 4.3.4 模糊控制規(guī)則表50
• 4.3.5 模糊控制表50-51
• 4.3.6 模糊控制器設(shè)計(jì)誤差51
• 4.4 改進(jìn)粒子群算法和模糊控制器隸屬函數(shù)修正51-54
• 4.4.1 粒子群算法（PSO）與改進(jìn)51-52
• 4.4.2 模糊控制器隸屬函數(shù)修正52
• 4.4.3 隸屬函數(shù)修正的限制條件52
• 4.4.4 隸屬函數(shù)與設(shè)計(jì)誤差的修正結(jié)果52-53
• 4.4.5 殘留設(shè)計(jì)誤差原因分析53-54
• 4.5 模糊控制器設(shè)計(jì)的 MATLAB仿真54-55
• 4.6 頂層油溫模糊控制的 PLC 編程實(shí)現(xiàn)55-57
• 4.6.1 模擬量模塊的 A/D 轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換55
• 4.6.2 PLC 對(duì)輸入溫度信號(hào)的處理55-56
• 4.6.3 PLC 對(duì)輸出信號(hào)的處理56
• 4.6.4 模糊控制計(jì)時(shí)處理56
• 4.6.5 模糊控制編程56-57
• 4.7 主變冷卻器節(jié)能效果預(yù)測(cè)57-59
• 第五章 滲漏泵變頻調(diào)速節(jié)能原理研究59-69
• 5.1 滲漏排水系統(tǒng)概況59
• 5.2 離心泵性能參數(shù)和性能曲線(xiàn)擬合59-62
• 5.2.1 離心泵性能參數(shù)59-60
• 5.2.2 離心泵性能曲線(xiàn)60
• 5.2.3 最小二乘法曲線(xiàn)擬合原理60-61
• 5.2.4 滲漏泵性能曲線(xiàn)擬合61-62
• 5.3 滲漏排水系統(tǒng)管路特性曲線(xiàn)62-63
• 5.3.1 管路特性曲線(xiàn)和離心泵運(yùn)行工作點(diǎn)62-63
• 5.3.2 滲漏排水系統(tǒng)管路特性曲線(xiàn)計(jì)算63
• 5.4 滲漏泵運(yùn)行工況、節(jié)能必要性和節(jié)能方案分析63-64
• 5.4.1 滲漏泵運(yùn)行工況和節(jié)能必要性63-64
• 5.4.2 節(jié)能方案分析64
• 5.5 調(diào)速時(shí)離心泵性能曲線(xiàn)變化64-65
• 5.6 調(diào)速比率變化時(shí)相關(guān)目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造65-67
• 5.6.1 離心泵效率函數(shù)65-66
• 5.6.2 離心泵單位流量耗軸功率函數(shù)66
• 5.6.3 揚(yáng)程損失因子函數(shù)66-67
• 5.6.4 集水井安全性函數(shù)67
• 5.7 相關(guān)目標(biāo)函數(shù)的綜合和協(xié)調(diào)67-69
• 第六章 人工智能在確定滲漏泵調(diào)速方案中的應(yīng)用69-81
• 6.1 多目標(biāo)決策和灰色關(guān)聯(lián)度分析69-70
• 6.2 權(quán)重向量 V 的求取70-73
• 6.2.1 改進(jìn)層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重向量70-72
• 6.2.2 熵權(quán)系數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重向量72-73
• 6.2.3 綜合權(quán)重 V73
• 6.3 灰色理論在最優(yōu)調(diào)速比率確定中的應(yīng)用73-75
• 6.4 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論75-77
• 6.4.1 引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的必要性75
• 6.4.2 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型75-76
• 6.4.3 基于 OLS 的 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)76-77
• 6.5 改進(jìn) RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與最優(yōu)調(diào)速比率預(yù)測(cè)77-81
• 6.5.1 基于改進(jìn) OLS 的 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)77-79
• 6.5.2 改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果79-81
• 第七章 滲漏泵電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)81-94
• 7.1 滲漏泵控制系統(tǒng)運(yùn)行情況和設(shè)備配置81-82
• 7.1.1 滲漏泵控制系統(tǒng)運(yùn)行情況81
• 7.1.2 運(yùn)行注意事項(xiàng)81
• 7.1.3 系統(tǒng)設(shè)備配置81-82
• 7.2 節(jié)能設(shè)計(jì)中的變送器、變頻器、PLC 選型82-83
• 7.3 滲漏泵控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83-87
• 7.3.1 電氣控制線(xiàn)路83-84
• 7.3.2 PLC 數(shù)字量輸入輸出接線(xiàn)84-86
• 7.3.3 PLC 模擬量輸入輸出接線(xiàn)86
• 7.3.4 變頻器端子接線(xiàn)和參數(shù)設(shè)置86-87
• 7.4 滲漏泵 PLC 控制程序設(shè)計(jì)87-89
• 7.5 滲漏泵運(yùn)行的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)89-93
• 7.5.1 FX 系列 PLC 與 PC 的有協(xié)議通信89-90
• 7.5.2 FX 系列 PLC 與 PC 通信實(shí)例示范90-91
• 7.5.3 PLC 通信編程和上位機(jī)人機(jī)界面編制91-92
• 7.5.4 具體操作和通信過(guò)程92-93
• 7.6 滲漏泵節(jié)能效果預(yù)測(cè)93-94
• 結(jié)論與展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-99
• 致謝99-100
• 附錄100-112
• 附錄 1 主變冷卻器 PLC 程序部分梯形圖100-105
• 附錄 2 最優(yōu)調(diào)速比率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)訓(xùn)練樣本105-106
• 附錄 3 滲漏泵 PLC 程序部分梯形圖與分析106-108
• 附錄 4 基于 VB 的集水井控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控程序108-112
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷112
• 在學(xué)期間參與的研究課題112
• 在學(xué)期間發(fā)表或錄用的論文112

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