大型水电站

水电站出线遭受雷击时将产生严重的雷击侵入过电压，站内GIS（气体绝缘组合电器）隔离开关和断路器操作也将激发VFTO（特快速暂态过电压），严重威胁GIS及变压器设备的绝缘安全。为此，在水电站主变压器高压侧的GIS设备上增设超宽频暂态电压传感器，构建水电站暂态电压在线监测系统，完整记录水电站出线遭受雷击时的站内暂态响应过程。通过对暂态电压时域和频域特征分析发现：水电站出线遭受雷击接地故障时，断路器可能出现断口重燃；基于侵入水电站的雷击暂态电压波形可实现准确的故障单端定位，当线路雷击距离水电站10 km以内时，侵入水电站内部的暂态电压将威胁变压器绝缘。利用超宽频暂态电压监测系统可准确记录水电站内异常暂态事件，通过各测点暂态波形的时域和频域特征对比分析，可定位暂态激励源位置，有助于发现设备异常并及时预警，保障设备运行可靠性和水电稳定外送。 When lightning strikes the outgoing lines of a hydropower station, it induces severe overvoltages. Then, the operation of gas-insulated switchgear(GIS) and circuit breakers within the station also triggers very fast transient overvoltages(VFTO), posing a significant threat to the insulation safety of GIS and transformer equipment. To address this, an ultra-wideband transient voltage sensor is installed on the high-voltage side of the GIS equipment at the main transformer of the hydropower station. This establishes an online monitoring system for transient voltages, capturing the transient response process in the hydropower station during lightning strikes on its outgoing lines.Through the analysis of time domain and frequency domain characteristics of transient voltage, it is observed that when the outgoing lines of the hydropower station experience a lightning-induced ground fault, fracture reignition may occur in the circuit breaker. Based on the waveform of the lightning transient voltage infiltrating the hydropower station, accurate single-end fault location can be achieved. When the lightning strike on line

大型水电工程 EPC 项目具有技术难度大、牵涉面广、不确定风险因素多等特点，因此，需要一种创新性的、基于多要素、全信息的快速智慧决策系统，真正实现 EPC 项目管理信息系统“从无到有、从有到强、从强到智”。项目组依托杨房沟水电站工程，针对 EPC 模式下大型水电项目的管理特点，将传统的水电项目建设管理模式进行了创新，采用先进的 BIM、大数据、移动端、物联网等技术，借助数字化手段将工程建设精细化，管理深入至“单元工程级”，涵盖了工程设计、质量、进度、投资、安全等各个模块，实现了杨房沟水电工程设计施工的全过程数字化管理与智慧化管控。 本项目成果属于工程管理领域，主要管理创新成果包括：①首次系统地创建了一套基于 BIM的大型水电工程 EPC 项目的智慧管理体系，通过三维正向设计、智能建造、数字化移交等先进的技术手段实现了以设计施工一体化为核心的大型水电工程 EPC 项目全过程数字化建设管理创新，具有良好的应用前景和推广价值。②基于三维协同设计平台实现了水电工程全专业三维正向设计，并且实现了 BIM 模型的精细化、属性化和轻量化以及基于 BIM 模型的工程建设管理。③研发了可模块化配置的设计施工 BIM 管理系统，实现了大型水电工程 EPC 项目的设计施工一体化管控。④首次提出了有效解决大型水电工程 EPC 项目从“物理实体电厂”到“数字孪生电厂”的数据信息损失问题的整体移交方案，打通了工程全生命周期管理的“最后一公里”。 项目成果成功应用于杨房沟水电站工程，经济和社会效益显著，已有中国电力建设企业协会、水电建设监理协会、水力发电工程学会、水电水利规划设计总院、国电、国网新源等 30 多家单位到杨房沟水电站开展调研学习，各单位及专家一致认为本成果已达到国内外水电项目建设管理一流水平，具有很强的可操作性和推广价值。本项目的相关技术在两河口水电站、大古水电站、杭州地铁、雄安新区等项目中得到了应用，后续将在雅砻江流域卡拉、孟底沟等水电站中推广应用。项目组共计获得软件著作权 9 项，论文 8 篇，“工程三维数字化设计与施工管理一体化”成果被鉴定为“国际领先水平”。本项目对传统水电工程的建设管理进行了创新，真正实现了大型水电工程 EPC 项目基于移动设备的人机交互管理、扁平化管理、数据感知和共享管理，为大型水电工程 EPC 项目管理升级、优化生产组织提供了新思路、新方法，具有广阔的市场前景和巨大的应用价值，为国内同类工程建设创新管理思路提供了良好的借鉴。

11月14日，国家能源局召开四季度网上新闻发布会，发布今年前三季度能源形势、可再生能源并网运行情况等。发布会介绍，国家能源局认真贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，锚定碳达峰碳中和目标任务，落实“十四五”可再生能源发展规划，加快推进大型风电光伏基地、大型水电站和抽水蓄能电站等重大项目建设，聚焦能源安全供应和民生保障，努力推动可再生能源高质量跃升发展。

在当前全国电力过剩、环保需求越趋严格的情况下，充分利用水电资源，可以有效减少化石能源的消耗，既符合国家可持续能源发展战略，又可以为企业带来持续的经济效益。天一电厂作为广东省能源集团旗下最大的水电厂，是南方电网直调电厂、珠江流域内大型水库，其调度运行受电网调度影响较大，同时又承担着区域内重要的防汛抗旱功能。为合理利用水资源、提高企业经济效益，同时满足南方电网区域控制和珠江流域防汛抗旱监管要求，研究分析优化调度具有重要意义。 2009-2013 年，西南地区连续 5 年降水偏枯，2014 年来水转丰，对天一电厂的水库调度造成极大波动，经我厂技术管理人员深入分析后，认为长期以来主要依靠经验开展水库调度的方法已经逐渐不在适应新的情况，因此提出开展天一电厂水库优化调度研究工作，建立适合天一电厂自身的水库优化调度新模式。水库调度工作的痛点在于，在实际运行中由于预报和防汛调度决策平台（天一电厂水调平台）存在局限性，水库调度常常成为无水之源，在很长一段时间内水库调度工作主要依靠经验，科学管理体系不严密。其主要问题为：首先，缺乏准确稳定的径流预报，导致调度工作缺乏可靠的依据；其次，理论的优化调度方法灵活性不足、可实施较差，经验调度可灵活处理各方复杂的约束，但受主观影响大，缺乏科学指导；水电站实际调度环境复杂，市场、电网、梯级、政府各方都不同程度的影响水库调度工作。 本项目从管理角度出发，利用已有的理论工具和实践经验开展天一电厂优化调度增效实践探索，深入分析研究天一电厂在预报、调度、协调方面存在的问题，将水库调度工作中重要但零散分别的工作进行统筹整理，结合理论的指导性和实践的可操作性，将“ 建立科学实用的径流预报策略集、建立不同调度场景下的水库优化调度方法集、创建调度约束环境应对协调体系”作为 三个突破点，尝试系统性解决在水库调度工作中径流预报、调度方式、协调工作方面存在的重点、难点问题，统筹协调水库调度工作的科学性、规范性和可操作性，最终实现最优调度、实现企业经济社会效益。电网直调大型水电厂至水库调度工作中存在大量的相似性，本项目实践的思路和做法有助于大型水电厂统筹整合水库调度核心，结合理论和实践经验，研究适用于自身的优化调度新模式，在一定程度上提高调度水平，增加企业经济社会效益。

项目属于水力发电领域，成果已通过专家组的评审，达到国内先进水平，填补了变顶高尾水洞电站机组运行优化研究的空白。 变顶高尾水隧洞是借鉴前苏联设计思想所提出的一项全新的设计理念，采用变顶高尾水隧洞，能很好的适应下游水位变幅大、尾水系统长、水头较低的大型水电站，可取代尾水调压室，大大减少投资。彭水水电厂是我国首个采用变顶高尾水隧洞的大型地下电站。变顶高尾水隧洞内复杂的水力特性，使得机组甩负荷过渡过程更为复杂，其特性不仅与水轮机的工作水头密切相关还与下游水位相关。由于变顶高尾水隧洞水流特性的影响，造成水电机组在一次调频及AGC负荷调节过渡过程中尾水系统产生水压力的周期波动，组功率的调节品质较差。开展变顶高尾水洞水电站机组运行优化研究，可以提高水电机组的调节品质；同时通过精细划分机组振动区、调整机组调节参数，精确避振运行；通过嵌套循环优化算法提供机组负荷分配策略，降低水耗，提升发电效率。

本项目依托溪洛渡、锦屏一级、两河口、双江口、长河坝、大岗山、猴子岩、卜寺沟、下尔呷、黄金坪、、等巨型、大型水电站超高陡边坡危岩体勘察治理工程实践，从危岩体调查勘察方法入手，重点对危岩体类型、发育特征、形成机理及崩塌滚石运动特征等方面展开研究，在对环境边坡危岩体的的变形、破坏模式识别的基础上，进行危岩体稳定性分析与危险性评价，提出了深切峡谷区环境边坡危岩体治理措施，构建了高陡斜坡危岩体勘察、稳定性评价、防护治理及监测措施的完整技术体系，形成了行业标准，取得了良好的应用效果。 项目成果经四川省科技厅组织鉴定，鉴定委员会一致认为：研究成果提出了深切峡谷区环境边坡危岩体调查评价理论体系与工程防治技术方法，具有重要的应用价值，成果总体上达到了国际领先水平。目前，项目成果已在在猴子岩、长河坝、黄金坪、两河口及溪洛渡等水电工程中得到有效的应用，带来了巨大的社会和经济效益。

糯扎渡水电站工程引水道由进口渐变段、上平段、上弯段、竖井段、下弯段、下平段和下平渐变段七部分组成，根据上平段、下平段外检查结果表明引水道各部位钢筋混凝土均存在不同程度的开裂、磨蚀、剥落等缺陷，对机组安全稳定运行带来了严重影响。其中竖井段落差大、环境封闭、黑暗潮湿、人员无法到达，传统脚手架搭设检查工期长、费用投入大、安全风险极高，给检测工作带来极大的挑战。通过国内外相关研究现状的研究可知，面对大型水电站人员不可达的百米级竖并场景，竖井混凝土表面病害在国际上属于检测“盲区”，而百米级引水竖井的病害缺陷检测更是大型水电站引水道检测的“难中之难”。在国内外尚无行之有效的竖井混凝土表面缺陷检测成功案例及相关技术。 本技术成果已成功应用于糯扎渡水电站引水道竖井检测的数据采集、病害信息自动分析和建模问题。在糯扎渡水电站2～9号机组竖井段实现了竖井内混凝土表面高分辨率影像和激光点云信息的自动化采集、病害信息的提取、白动分析和建模。该项技术的可行性、合理性和实用性已得到了初步验证，大幅度缩短了检修工期，控制了机组安全风险，取得了巨大的社会效益和经济效益。本项竖井集成检测技术填补了百米级竖井检测数据获取与病害检测的空白，可推广到国内外混凝土竖井或斜井的表面缺陷检测，也可以推广到其他地下空间结构表面检测，具有极其广阔的应用前景。

本项目属于水电水利工程领域。堆石混凝土技术是我国自主知识产权的新型混凝土技术，具有低碳环保、低水化热、工艺简便、造价低廉、施工速度快等特点。该技术自 2003 年应用至今，主要在一些中小型水利水电工程中应用，受工程规模所限，设计、施工体系中尚有许多亟待完善的环节，特别是适应大中型工程所需配套结构与构造设计、大仓面温控和施工工法等均需进行深入研究。 项目组以沙坪二级水电站工程建设和实践为依托，经过多年技术攻关，在总结分析堆石混凝土研究应用现状基础上，对堆石混凝土材料综合性能、温度应力仿真分析模型、堆石混凝土坝结构及构造设计以及堆石混凝土施工工艺、质量控制体系开展了深入研究，并成功应用于沙坪二级水电站。其为首次在大型水电站主体工程应用堆石混凝土，堆石混凝土单仓面面积近2000m2，堆石料完整性差，基坑涌水量巨大，工程建设难度高，解决了大型水电工程堆石混凝土坝应用的关键技术问题。 本项目经科学技术成果鉴定，研究成果总体达到国际领先水平。本项目研究成果主编行业标准 2 部，获得专利 9 项，发表论文 11 篇；本项目研究成果为堆石混凝土在大中型水电工程中的应用积累了完备的理论知识及丰富的实践经验，极大地推动了堆石混凝土筑坝技术的发展，部分成果已应用到松林水库、满坪水库、坪坑水库、麻柳湾水库等工程中；经济社会及环境效益显著，推广应用前景广阔。

计量用电力互感器用于电能量贸易结算，其现场误差校验是国家法定强制检定要求。目前大型水电站、超高压变电站及核电站几乎全部采用GIS结构，因互感器无法与GIS管道分离，需将两者共体升压升流至1.2倍额定电压电流开展误差校验，而GIS管线长达几百米，开展校验时存在两方面难题：1）升压升流困难：电压校验回路达600米，相当于对常规8只独立支柱式500kV电压互感器并联升压，试验容量增加8倍，升压难度成倍增加。同理升流也极其困难。2）试验空间有限：因试验容量大，传统试验设备体积大且数量多而分散，考虑多设备空间绝缘，现场难以摆放。因此，受试验容量、现场空间等多重条件制约，大型水电站GIS互感器现场校验难以进行，甚至无法开展。如糯扎渡等大型水电站，因缺乏试验手段长期未进行互感器误差校验，涉及贸易电量巨大，计量公平性难以保证。 项目组历时9年，针对大型水电站GIS互感器现场校验问题，提出了一体化平台校验方法，围绕调压、升压、升流、准确性保障等核心技术开展了系统研究，攻克了大容量设备的小型化、集成化和准确性保障难题，研制了成套装备，解决工程中计量准确性保障问题，具有重要的工程意义和应用价值。项目成果已在中国电科院、国网计量中心、云南电科院等9家检验机构推广应用，完成了58个厂站468台互感器校验，应用效果好。近三年新增经济效益约1.2亿元，制定国家计量技术法规1项，行标2项，申请专利39项，发表论文18篇，出版专著3本。实现了大型水电站GIS互感器现场校验关键技术突破，创新性强，工程应用好，经济和社会效益显著。经雷清泉院士专家组鉴定认为：项目成果整体达到国际领先水平。

向家坝电站水轮发电机组单机容量世界最大，信号量大、控制复杂，该监控系统在向家坝电站的成功运行将使我国电站计算机监控技术迈上一个新的台阶。·电站监控系统采用“分层分布式”的网络结构，很好的解决了电站设备分散等疑难，通过集中管理完成对电站设备的控制与调节，这对地理位置复杂的电站的监控系统的建设具有极大的借鉴意义；联合开发小组对人机界面的功能以及分区进行了完善，将调试设备和运行设备分别进行权限分配和区分，有效解决了巨型电站规模大、机组多、建设周期长所带来的调试设备与运行设备长期并存带来的控制问题；“调控一体化”为多个电站的集中管理提供了技术平台，为水电站实现“无人值班（少人值守）”奠定了坚实的基础。机组出力与闸门控制联动程序的设计，满足了发电与航运的需求，产生了良好的社会效益。目前，该系统成果已推广应用到国内外多个大型水电站，创造了良好的经济效益和社会效益。