[发明专利]一种有无压管道混连的输水发电系统阀门及机组联合精准调控方法

权利要求书

1.一种有无压管道混连的输水发电系统阀门及机组联合精准调控方法，其特征在于：所述联合精准调控方法基于有无压管道混连的输水发电系统阀门及机组联合精准调控系统，

所述有无压管道混连的输水发电系统阀门及机组联合精准调控系统包括调流阀、阀门开度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和调控反馈终端，所述调控反馈终端经电缆与调流阀、阀门开度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和机组电气连接；

所述调流阀布置在上游水库与明渠的连接处，所述阀门开度传感器布置在调流阀上；

所述第一压力传感器布置在明渠下游末端的断面底部，所述第二压力传感器布置在下游水库死水位以下；

所述明渠与机组之间经压力管道相连接，所述机组与下游水库直接连接；

所述联合精准调控方法包括如下步骤：

S1、电网发出调度指令，要求改变机组出力；

S2、确定机组出力调整的初始边界条件，第一压力传感器、第二压力传感器和阀门开度传感器分别将初始状态下的明渠末端断面H_C0、下游水库水位H_E0和输水系统阀门的开度τ₀上传至调控反馈终端的储存单元中进行保存；

S3、调控反馈终端的计算单元分别计算初始状态下的流量Q_t0，机组出力调整后的流量Q_t1，机组出力调整后的调流阀阀门开度τ₁；

S4、调控反馈终端的控制单元按照计算单元的输出结果，将调流阀按照一段直线变化规律一次性从τ₀调整到τ₁；

S5、明渠末端的第一压力传感器对水位进行测量，当明渠末端水位变化时，控制单元发出指令，启动机组调速器自动调节系统，调整机组的导叶开度，使水轮机动力矩和发电机阻力矩尽快达到平衡；

S6、重复步骤S5，直至明渠末端水位和机组出力保持稳定；

步骤S3中：调控反馈终端的计算单元计算初始状态下的流量Q_t0，如下：

式中：

N₀为初始状态下的机组出力，kW；

H_C0为初始状态下的明渠末端断面水位，m；

H_E0为初始状态下的下游水库水位，m；

Δh_C-D为初始状态下的明渠末端断面至水轮机进口断面的包括进口水头损失在内的总水头损失，其中水轮机尾水管末端断面至下游水库断面的水头损失在实际工程中可忽略不计，m；

η为初始状态下的水轮机效率；

步骤S3中：调控反馈终端的计算单元计算机组出力调整后的流量Q_t1，假设明渠末端断面H_C和下游水库水位H_E的水位保持不变，根据新的机组出力N₁，推算对应的机组流量Q_t1，如下：

式中：

N₁为调整完成后的机组出力，kW；

Δh'_C-D为机组出力调整完成后的明渠末端断面至水轮机进口断面的包括进口水头损失在内的总水头损失，可根据类似工程进行合理估算，m；

η'为机组出力调整完成后的水轮机效率；

步骤S3中：调控反馈终端的计算单元计算机组出力调整后的调流阀阀门开度τ₁，推导过程如下：

τ₁＝f(C_d1) (4)

式中：

C_d1为机组出力调整完成后的阀门流量系数，阀门的流量系数与阀门开度的关系通过实验测量获得，在计算中需要通过插值获得不同开度下的流量系数；

H_A为机组出力调整完成后的调流阀上游侧水位，m；

H_B为机组出力调整完成后的调流阀下游侧水位，m；

Δh_B-C为机组出力调整完成后的明渠首末端包括局部水头损失在内的总水头损失，m。