本發(fā)明涉及水利系統(tǒng)，具體為一種水電站泄洪閘門集成控制方法。

背景技術(shù)：

1、于低水頭的徑流式水電站來說，電站承擔(dān)著防洪和發(fā)電兩方面任務(wù)，由于調(diào)節(jié)庫容有限，當(dāng)上游來水較大時(shí)，如何根據(jù)入庫流量和發(fā)電調(diào)度曲線科學(xué)合理調(diào)節(jié)閘門開度，充分利用水資源，在保證大壩安全的同時(shí)產(chǎn)生最大的發(fā)電效益是對水庫調(diào)度值班員的一大考驗(yàn)。

2、根據(jù)中國專利申請?zhí)枮閏n202110771004.x公開了一種水電站泄洪閘門集成控制方法及系統(tǒng)，該方法包括步驟：采用二插值法計(jì)算閘壩出庫流量、單位時(shí)間內(nèi)庫容的變化；計(jì)算單位時(shí)間入庫增量流量；計(jì)算出閘壩泄流出庫流量；采用插值法計(jì)算出機(jī)組效率、出機(jī)組發(fā)電出庫流量；確定當(dāng)前實(shí)際的入庫流量；計(jì)算閘門開度并將開度值發(fā)送至閘門控制模塊，自動調(diào)節(jié)閘門開度。

3、上述專利通過pcc控制器實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)度系統(tǒng)與電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通訊，機(jī)組負(fù)荷、水位、閘門開度等數(shù)據(jù)通過通訊系統(tǒng)或傳感器直接采集融合在同一個控制器，且pcc控制器自身不帶wi?ndows操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)安全性非常高，完全滿足電力二次安防的要求，不需要單獨(dú)部署防火墻這樣的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，節(jié)省了系統(tǒng)投資，但是上述專利在對閘門進(jìn)行調(diào)控的時(shí)候，通過單方面的入庫量分析來實(shí)現(xiàn)對閘門開度進(jìn)行調(diào)控，這樣的方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)整體調(diào)控的目的，但是水電站不僅能達(dá)到泄洪的目的，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電目的，若存在不合理的閘門開度，會給整體的發(fā)電造成影響，進(jìn)一步地造成泄洪過程中的水資源能量浪費(fèi)的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種水電站泄洪閘門集成控制方法，解決了不能根據(jù)對應(yīng)的發(fā)電效率來對閘門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成泄洪過程中水資源能量轉(zhuǎn)化浪費(fèi)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種水電站泄洪閘門集成控制方法，包括以下步驟：

3、步驟一：對水電站當(dāng)前水位進(jìn)行獲取，并獲取水位標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)將當(dāng)前水位與水位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較生成比較信息，且比較信息包括調(diào)控信號和無需調(diào)控信號；

4、步驟二：對生成的無需調(diào)控信號進(jìn)行分析，通過對時(shí)間周期內(nèi)當(dāng)前水位進(jìn)行變化監(jiān)測生成預(yù)警信號或正常監(jiān)測信號；

5、步驟三：對生成的調(diào)控信號進(jìn)行分析，通過將當(dāng)前水位與水位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行差值計(jì)算得到水位差值，并根據(jù)水位差值計(jì)算閘門開度，同時(shí)生成閘門開度信息；

6、步驟四：對得到的閘門開度信息進(jìn)行分析，通過對水電站對應(yīng)的發(fā)電效率進(jìn)行分析，判斷閘門開度是否合理并生成判斷結(jié)果，且判斷結(jié)果包括開度合理結(jié)果和開度不合理結(jié)果；

7、步驟五：對生成的開度不合理結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)中的發(fā)電效率進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合當(dāng)前水位進(jìn)行閘門開度調(diào)節(jié)，并生成調(diào)節(jié)信息。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：所述步驟一中生成比較信息的具體方式為：

9、獲取當(dāng)前水位，同時(shí)獲取水位標(biāo)準(zhǔn)，接著將當(dāng)前水位與水位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，且此處的比較是通過對水位高度進(jìn)行比較，若當(dāng)前水位大于水位標(biāo)準(zhǔn)，則生成調(diào)控信號，反之若當(dāng)前水位小于水位標(biāo)準(zhǔn)，則生成無需調(diào)控信號。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：所述步驟二中對無需調(diào)控信號進(jìn)行分析的具體方式為：

11、以時(shí)間t為周期，對時(shí)間周期t內(nèi)的當(dāng)前水位進(jìn)行監(jiān)測，并獲取n個時(shí)間周期t對應(yīng)的當(dāng)前水位記作ln，且此處n＝1、2、…、m，其中m表示為時(shí)間周期的個數(shù)，接著建立時(shí)間周期n與當(dāng)前水位ln的關(guān)系圖；

12、根據(jù)關(guān)系圖判斷當(dāng)前水位的變化情況，若當(dāng)前水位為增大變化時(shí)，則生成增大變化信號，反之若當(dāng)前水位為減小變化時(shí)，則生成正常監(jiān)測信號，同時(shí)對生成的增大變化信號進(jìn)行分析。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：步驟二中對增大變化信號進(jìn)行分析的具體方式為：

14、判斷當(dāng)前水位增大值是否存在突變情況，若不存在增大值突變情況，則生成正常監(jiān)測信號，反之若存在增大值突變情況，則進(jìn)一步的獲取存在突變情況對應(yīng)的當(dāng)前水位值記作異常變化水位，同時(shí)將異常變化水位與預(yù)警值進(jìn)行比較，當(dāng)異常變化水位大于預(yù)警值時(shí)，則生成預(yù)警信號，反之當(dāng)異常變化水位小于預(yù)警值時(shí)，則生成正常監(jiān)測信號。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：所述步驟三中生成閘門開度信息的具體方式為：

16、對當(dāng)前水位進(jìn)行獲取記作ls，同時(shí)獲取水位標(biāo)準(zhǔn)記作lz，接著獲取發(fā)電最低流速記作v1，并根據(jù)公式計(jì)算對應(yīng)的閘門開度e，具體的計(jì)算公式為：其中h0為上游水深，且此處的上游水深與當(dāng)前水位ls表示含義相同，b為閘門凈寬，ε為收縮系數(shù)，μ為流量系數(shù)，a表示過流面積，過流面積是指閘門開啟后，水流通過的有效面積，同時(shí)生成對應(yīng)的閘門開度信息。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：所述步驟四中對閘門開度信息進(jìn)行分析生成判斷結(jié)果的具體方式為：

18、根據(jù)閘門開度信息對閘門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)后的閘門開度計(jì)算當(dāng)前發(fā)電效率，并將當(dāng)前發(fā)電效率與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電效率進(jìn)行比較，若當(dāng)前發(fā)電效率大于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電效率，則生成開度合理結(jié)果，若當(dāng)前發(fā)電效率小于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電效率，則生成開度不合理結(jié)果。

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：所述步驟五中對開度不合理結(jié)果進(jìn)行分析的具體方式為：

20、獲取歷史數(shù)據(jù)，并獲取歷史數(shù)據(jù)中的發(fā)電效率記作o，且o＝1、2、…、p，且p表示發(fā)電效率對應(yīng)的數(shù)量，同時(shí)獲取發(fā)電效率o對應(yīng)的閘門開度記作wo，接著篩選大于當(dāng)前發(fā)電效率的歷史數(shù)據(jù)并記作待分析記錄，并對待分析記錄中的水位值進(jìn)行獲取記作待分析水位，同時(shí)計(jì)算待分析水位與當(dāng)前水位的差值，并選取水位差值最小的待分析記錄為標(biāo)準(zhǔn)；

21、接著獲取標(biāo)準(zhǔn)待分析記錄對應(yīng)的閘門開度記作標(biāo)準(zhǔn)開度，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)開度與閘門開度e的差值記作開度差值，同時(shí)對開度差值進(jìn)行分析判斷，將計(jì)算得到的開度差值與閾值進(jìn)行比較，若差值大于閾值，則生成二次調(diào)節(jié)信號，若差值小于閾值，則生成調(diào)節(jié)信息。

22、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：步驟五中對二次調(diào)節(jié)信號進(jìn)行分析的具體方式為：

23、則依次從小到大選取水位差值進(jìn)行分析，并根據(jù)選取的水位差值計(jì)算對應(yīng)的開度差值，同時(shí)將開度差值與閾值進(jìn)行比較，若開度差值大與閾值，則繼續(xù)對水位差值進(jìn)行分析，直至選取開度差值滿足閾值的情況，并生成調(diào)節(jié)信息，若開度差值小于閾值，則生成調(diào)節(jié)信息。

24、本發(fā)明提供了一種水電站泄洪閘門集成控制方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下有益效果：

25、本發(fā)明通過根據(jù)當(dāng)前水位與標(biāo)準(zhǔn)水位進(jìn)行比較判斷是否需要進(jìn)行對應(yīng)的開閘工作，針對不需要開閘的情況，則通過周期時(shí)間的水位監(jiān)測來對水電站整體進(jìn)行水位預(yù)警，提高整體的安全性，其次針對需要開閘的情況，通過結(jié)合多方面的因素來計(jì)算對應(yīng)的閘門開度，同時(shí)根據(jù)閘門開度來計(jì)算對應(yīng)的發(fā)電效率，并對發(fā)電效率進(jìn)行分析判斷，針對不合理的情況則進(jìn)一步地根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，在保證泄洪的同時(shí)能夠合理地利用泄洪過程中產(chǎn)生的水能實(shí)現(xiàn)合理發(fā)電的目的，達(dá)到對資源合理利用的目的。

技術(shù)特征：

1.一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，所述步驟一中生成比較信息的具體方式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，所述步驟二中對生成的無需調(diào)控信號進(jìn)行分析的具體方式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，步驟二中對增大變化信號進(jìn)行分析的具體方式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，所述對生成的調(diào)控信號進(jìn)行分析的具體方式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，所述步驟四中對閘門開度信息進(jìn)行分析生成判斷結(jié)果的具體方式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，所述步驟五中對開度不合理結(jié)果進(jìn)行分析的具體方式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種水電站泄洪閘門集成控制方法，其特征在于，步驟五中對二次調(diào)節(jié)信號進(jìn)行分析的具體方式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水電站泄洪閘門集成控制方法，本發(fā)明涉及水利系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，解決了不能根據(jù)對應(yīng)的發(fā)電效率來對閘門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成泄洪過程中水資源能量轉(zhuǎn)化浪費(fèi)的技術(shù)問題，本發(fā)明通過根據(jù)當(dāng)前水位與標(biāo)準(zhǔn)水位進(jìn)行比較判斷是否需要進(jìn)行對應(yīng)的開閘工作，對不需要開閘的情況，則通過周期時(shí)間的水位監(jiān)測來對水電站整體進(jìn)行水位預(yù)警，提高整體的安全性，針對需要開閘的情況，結(jié)合多方面的因素來計(jì)算對應(yīng)的閘門開度，根據(jù)閘門開度來計(jì)算對應(yīng)的發(fā)電效率，并對發(fā)電效率進(jìn)行分析判斷，針對不合理的情況則進(jìn)一步的根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，在泄洪的同時(shí)能夠合理地利用泄洪過程中產(chǎn)生的水能實(shí)現(xiàn)合理發(fā)電的目的，達(dá)到對資源合理利用的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭嚇耕,鐘偉民,李斌,黎鵬,廖克林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昭平桂海電力有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6