[发明专利]一种梯级泵站输水系统运行调度控制方法

摘要

本发明涉及一种梯级泵站输水系统运行调度控制方法，包括：建立水力学仿真模型；建立渠段的水位—流量—蓄量关系；实时对工况进行判断；对各泵站站前站后水位在极值范围的控制；超过最高运行水位控制；低于最低运行水位控制。所述方法在梯级泵站输水系统中，建立水力学仿真模型，计算渠段的水位—流量—蓄量关系，在实时工况下，根据控制方法制定控制方案：若各泵站站前站后水位在极值范围内，预测泵站站前或站后水位的时间变化规律，给出控制方案；若有泵站站前站后水位超出极值范围，则立即采取控制措施。本发明提出控制方案，为人工调度提供技术支撑，保证梯级泵站输水系统安全运行。

主权项

一种梯级泵站输水系统运行调度控制方法，所述方法调度控制的梯级泵站输水系统为：m个泵站和由m个泵站划分为m‑1个渠段；初始状态已知各泵站站前水位、站后水位和流量，连接调蓄池的第一级泵站站前水位和连接调河流、水库的最后一级泵站的站后水位短时间内不变，其中的泵站i‑1，流量为Qi‑1、泵站i，流量为Qi，初始站前水位为hi0、泵站i+1，流量为Qi+1，i=1，2，……，m‑1，其特征在于，所述方法的步骤如下：建立水力学仿真模型的步骤：为计算恒定状态下各渠段的水力损失，同时考虑恒定流与非恒定流计算的相容性，对复杂内部构筑物进行概化，并和恒定流St.Venant方程组结合建立构筑物相容方程组，采用Preissmann格式离散方程组，并用双扫描法求解模型；建立渠段的水位—流量—蓄量关系的步骤：离散各泵站站前水位区间和流量区间，组合系统运行的全部工况点，利用水力学模型计算各渠段在各水位和流量组合下的蓄量，线性插值得到各渠段的水位—流量—蓄量关系；实时对工况进行判断的步骤：对梯级泵站输水系统的各个泵站的站前水位进行观测，得到初始站前水位hi0，并判断各泵站的站前水位是否在极值范围内，即：低于最高控制水位hi max，并高于最低控制水位hi min；如果在极值范围内，即：hi max＞hi0＞hi min的范围内则进入“对各泵站站前站后水位在极值范围的控制的步骤”，如果hi0＞hi max则进入“对各泵站站前水位超过最高运行水位控制的步骤”，如果hi0＜hi min则进入“对各泵站站前水位低于最低运行水位控制的步骤”；对各泵站站前站后水位在极值范围的控制的步骤：本步骤包含梯级泵站输水系统多个渠段的控制，其中单个渠段的上下级泵站的控制包括如下子步骤：水位预测的子步骤：两级泵站间渠道初始蓄量V0，可利用水位—流量—蓄量关系线性插值得到：，运行一段时间T后渠道蓄量为V1：，则反算出运行一段时间T后泵站i站前水位hi1：，计算泵站站前水位超出极值约束的时间的子步骤：若，那么：，，式中：△V为单渠池蓄量变化；△T’为泵站i的站前水位达到最高控制水位himax的时间；若，那么：，，式中：△T为泵站i的站前水位达到最低控制水位himin的时间；计算出m‑1级泵站的ΔT之后，找出最小值min(△T)及其对应泵站；调控提前时间确定的子步骤：调控提前时间的计算如下：，式中：△t为提前调控时间；Li为渠段长度；K为权重系数，取k∈（0，0.5）；v为初始时刻水流在渠道中的平均流速，c为移动波相对于水流的传播速度，式中：A 为断面面积；B 为水面宽度；其中“ +”号表示波由上游向下游顺着流程传播，“—”号表示波由下游向上游逆着流程传播；因此，开始调控时间Tk为：；调控的子步骤：当时：若，则调控泵站i‑1的流量，使得；若，则调控泵站i的流量，使得；当时：若，则调控泵站i的流量，使得；若，则调控泵站i‑1的流量，使得；超过最高运行水位控制的步骤：这时，泵站i站前水位为hi0＞hi max，必须立即进行调控；将泵站i的流量增大至Q1，同时将泵站i‑1的流量减小至Q2，直至泵站i的站前水位回落至预设水位hi1时，将梯级泵站输水流量调至Q，继续稳定运行；由初始状态水位和流量以及末状态水位和流量即可确定出蓄量变化值△V，从而可计算出调控过程的时间T：，，其中：t1为调控开始时刻；t2为调控结束时刻；低于最低运行水位控制的步骤：这时，泵站i站前水位为hi0＜hi min，必须立即进行调控；将泵站i‑1的流量增大至Q1，同时将泵站i的流量减小至Q2，直至泵站i站前水位提升至预设水位hi1时，将梯级泵站输水流量调至Q，继续稳定运行；由初始状态水位和流量以及末状态水位和流量确定出蓄量变化值△V，从而计算出调控过程的时间T：，。