[发明专利]一种梯级水电站紧急切机情况下闸门快速操作方法

摘要

本发明公开了一种梯级水电站紧急切机情况下闸门快速操作方法,包括如下步骤:收集梯级水电站基础数据；划分梯级间流量等级；采用变时长马斯京根演算法，确定梯级间河道洪水演进参数；生成梯级电站闸门快速调整方案。本发明针对梯级电站切机后的闸门控制，给出了明确的应急操作方式；并在计算中引入了闸门开启速度最快原则和变时长的马斯京根方法，使得紧急切机后，梯级水电站能够准确、快速、合理地进行闸门操作，方法简单、易用。

主权项

一种梯级水电站紧急切机情况下闸门快速操作方法,其特征在于，包括如下步骤:S1:收集梯级水电站基础数据，主要为梯级电站中每个电站的特征数据，包括各个电站泄洪闸门的种类、各闸门开度流量曲线、各类闸门启闭顺序、水电站水位库容曲线、运行人员操作习惯、水库水位运行范围、流量可行范围、水位流量最大变幅等信息，并将之作为梯级水电站闸门操作的约束；S2:划分梯级间流量等级；S3：采用变时长马斯京根河道演算法，分别确定不同梯级间流量等级情况下的梯级河道洪水演进参数，马斯京根法基本方程为：dWdt=I-QW=KQ′=K[xI+(1-x)Q]]]>其中：W为槽蓄量；t是时间；I和Q是河段的入流量和出流量；Q′为示储流量；x为流量比重因素；K为蓄量常数，具有时间的因次，反映河道稳定流时段的传播时间，上述方程组的差分解为：Q2＝C0I2+C1I1+C2O1式中：上式I和Q的脚注“1”和“2”分别表示时段初和时段末；当确定了参数K、x和流量传播时间Δt，即可求得流量演算系数C0、C1、C2的值，便可以逐时段完成河道入流到出流的演算；根据所述梯级间流量等级划分，不同流量等级的流量所述蓄量常数K、流量比重因素x和流量传播时间Δt也不同，采用变时长的马斯京根法，即可获得不同梯级间流量等级的河道洪水演进参数，如下表所示；S4：生成梯级电站闸门快速调整方案，根据梯级电站中每个电站所承担的紧急切机任务，根据机组切掉的发电出力值计算各电站切掉的发电流量；进一步地，对于梯级中的最上游电站，其切掉机组的发电流量如下式所示：其中，Qq表示切掉机组的发电流量；M为机组的总台数；Nm表示第m台机组在切机前的出力；k为电站的出力系数；h为电站的水头；根据操作闸门最快原则计算，由于电站的闸门电源功率有限，能够同时操作的闸门数量有限，所以“操作闸门最快”即为“操作闸门数量最少”，对于梯级中的最上游电站，为了快速得到合理的操作方式，按以下步骤进行操作：第一步，如果当前库水位已经超过或等于最高水位，则按照收集到的闸门操作顺序将所有的闸门打开到最大泄流能力，直到水库达到正常运行水位(一般为切机前的水位)；第二步，如果当前库水位尚未超过最高水位，则按照收集的闸门操作顺序，依次加大优先度最高闸门的开度，直到达到最大下泄能力或增大的下泄流量等于切掉机组的发电流量Qq，如此能保证库水位不再升高；进一步地，对于梯级中的第二级至最后一级电站，其来水受上游电站的影响，一般情况下，上游电站切机仅将发电流量通过泄洪闸门下泄，其总下泄流量变化很小，没有必要进行马斯京根演算；但是当上游水库为引水式电站时，泄洪流量由坝下流入河道，而发电流量则通过引水渠直接流入下游河道，发生切机后，增大的泄洪流量会导致下游电站的入流发生较大变化，就必须进行马斯京根演算，如下式所示，其中，Qq,i表示第i个电站切机后需要增加的泄洪流量；Qi‑1表示上游电站切机前的泄洪流量；Q′i‑1表示上游电站切机后的泄洪流量；Ii表示本电站切机前的来水；Qp,i‑1表示上游电站切机后的发电流量；表示使用变时长马斯京根法计算本电站切机后的来水；其他变量的含义与梯级中最上游电站的一致，闸门的操作方式与最上游电站的类似:第一步，当前库水位已经超过或等于最高水位，则按照收集到的闸门操作顺序将所有的闸门打开到最大泄流能力，直到水库达到正常运行水位(一般为切机前的水位)；第二步，当前库水位尚未超过最高水位，则按照收集的闸门操作顺序，依次加大优先度最高闸门的开度，直到达到最大下泄能力或增加的下泄流量等于Qq,i，如此能保证库水位不再升高；进一步地，当整个梯级水电站切机完毕后，进入正常运行，按照正常运行的相关规程规范即可，至此闸门快速操作完毕。