一种梯级泵站的调速水泵调度方法和电子设备技术

本发明专利技术提供一种梯级泵站的调速水泵调度方法和电子设备，根据泵站的需水量，以及调速水泵的最大流量和最小流量，确定泵站的可开机台数。然后，获得每一开机台数对应的水泵功率；接着，确定水泵最小运行功率对应的目标开机台数；然后，计算不同开机台数分别对应的调速水泵总运行功率，获得调速水泵总运行功率最小时的目标开机台数。最后，获得目标开机台数对应的目标转速和目标运行功率。本发明专利技术通过上述方法，能够在满足泵站的需水量的前提下，合理的调度泵站中每台调速水泵的转速，并使得所有开机的调速水泵总运行功率最低，减小了系统功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级泵站的调速水泵调度方法和电子设备
本专利技术实施例涉及智慧水利
，尤其涉及一种梯级泵站的调速水泵调度方法和电子设备。
技术介绍
智慧水利，就是利用互联网、云计算、GIS等先进技术，提高水利部门的管理效率和社会服务水平，推动水利信息化建设，逐步实现“信息技术标准化、信息采集自动化、信息传输网络化、信息管理集成化、业务处理智能化、政务办公电子化”。由于我国水资源分布不均，部分地方的水资源不能够满足当地基本的生活和生产的需求，解决水资源的分布不均问题已成为近些年来国内外研究的课题。我国建设了多项长距离、跨流域的调水工程，将水资源丰富地区的水引向水资源贫乏的地区，在很大程度上解决部分地区水资源缺乏的问题，进而促进当地经济的健康发展。调速水泵是指水泵的叶片转速可以调节，通过对调速水泵的角度调节，能够使机组的运行工况改变。目前，梯级泵站的规模较大，运行复杂，不合理决策可能导致供水不足、水量浪费或频繁开机等问题。如今，梯级泵站在实际的运行调度过程中，运行决策往往根据经验，调度方案不合理，不能根据实际的流量需求以及成本控制，合理地确定调速水泵的转速，导致调速水泵的运行流量过小或过大，而流量过小不能够满足供水需要，流量过大又会使机组耗能过高。因此，如何提出一种方法，对调速水泵的转速进行合理的调节，使得各台水泵的运行流量之和满足泵站的需水量，并降低各台调速水泵的运行成本，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种梯级泵站的调速水泵调度方法和电子设备，用以解决相关技术中梯级泵站的调度不能根据实际的流量需求以及成本控制，合理地确定调速水泵的转速的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种梯级泵站的调速水泵调度方法，包括：S1，获得梯级泵站的任一级泵站中，每一调速水泵在不同的特征流量下对应的特征功率、特征效率以及特征扬程；分析获得泵站中调速水泵在额定转速下，水泵的功率、效率和扬程中的每一个分别与流量之间的第一关系；S2，获得调速水泵的工作性能曲线，并基于所述工作性能曲线，结合流量与转速成一次方关系、扬程与转速成二次方关系以及电机轴功率与转速成三次方关系，获得调速水泵在最小转速下功率、效率和扬程中的每一个分别与流量之间的第二关系；S3，根据所述第一关系和所述第二关系，分析获得调速水泵运行的高效区范围；S4，根据调速水泵运行的高效区范围，获得调速水泵的流量与转速之间的关系；S5，根据调速水泵运行的高效区范围和泵站所需扬程，确定泵站所需扬程对应的最大流量和最小流量；S6，根据所述泵站的需水量，以及调速水泵的所述最大流量和最小流量，计算泵站的可开机台数，并获得不同开机台数分别对应的开机流量；S7，根据不同开机台数分别对应的开机流量，以及S1中得到的功率与流量之间的关系，获得不同开机台数分别对应的运行功率；S8，计算不同开机台数分别对应的调速水泵总运行功率，获得调速水泵总运行功率最小时的目标开机台数。S9，根据泵站的需水量和目标开机台数计算获得每台调速水泵的目标开机流量，并获得目标开机流量对应的目标转速和目标运行功率。进一步，S3中，所述根据所述第一关系和所述第二关系，分析获得调速水泵运行的高效区范围，包括：分别选定调速水泵在额定转速和最低转速下工作的高效区段；其中，所述高效区段为水泵效率在80％及以上的区段；作出调速水泵各个转速下在Q～H曲线上等效率点的连线，效率点的连线是一条通过原点的二次抛物线，其表达式为H＝kQ2；其中，Q为流量；H为扬程；k为常数；在额定转速下扬程与流量的关系曲线、最低转速下扬程与流量的关系曲线、最高效率曲线、80％效率曲线围成的曲面四边形即为水泵运行的高效区范围。进一步，S6中，根据所述泵站的需水量，以及调速水泵的所述最大流量和最小流量，计算泵站的可开机台数，包括：通过泵站的需水量除以最大流量得到第一结果，并将第一结果向上取整得到最少开机数；通过泵站的需水量除以最小流量得到第二结果，并将第二结果向上取整得到最大开机数；根据泵站的最少开机数和最大开机数，获得泵站的可开机台数。进一步，在S6之前，所述方法还包括：获得梯级泵站中每一渠道所需的流量、每一渠道的当前蓄水量以及当地电价；在满足每一渠道需水流量的前提下，以梯级泵站的运行费用最小为目标，利用linprog函数进行求解，获得各级泵站的目标流量。进一步，根据梯级泵站中每一渠道所需的流量、每一渠道的当前蓄水量以及当地电价，在满足每一渠道需水流量的前提下，以梯级泵站的运行费用最小为目标，利用linprog函数求解各级泵站的目标流量，包括：S100，在一日内的不同时段电价相同时，根据梯级泵站中每一渠道所需的流量、每一渠道的当前蓄水量以及当地电价，在满足每一渠道需水流量的前提下，以梯级泵站的运行费用最小为目标，利用linprog函数进行求解，获得各级泵站的目标流量；或者，S200，在一日内的不同时段电价不同时，根据梯级泵站中每一渠道所需的流量、每一渠道的当前蓄水量以及当地各时段的电价，在满足每一渠道需水流量的前提下，以梯级泵站的运行费用最小为目标，利用linprog函数进行求解，获得各级泵站的目标流量。进一步，所述S100具体包括：S101，获得梯级泵站中每一渠道的需水流量；S102，获得梯级泵站中每一渠道的当前蓄水量；S103，根据每一渠道的需水流量和当前蓄水量，获得第m个渠道的第一参数Am和第二参数Bm；其中，所述第一参数Am＝(第m个渠道蓄水量下限-第m个渠道的当前蓄水量)/3600/24+第m个渠道的需水流量；所述第二参数Bm＝(第m个渠道蓄水量上限-第m个渠道的当前蓄水量)/3600/24+第m个渠道的需水流量；S104，获得各级泵站的矩阵f；其中：P1设～PM设分别表示各级泵站的设计功率；Q1设～QM设分别表示各级泵站的设计流量；M为泵站总级数；第一电价表示当地电价；S105，获得矩阵A；其中，a1＝(0...0-1)，a1中的“0...0”包含M-1个0；a2＝E(M)，当M＝9时，a2为九阶单位矩阵；a3和a4相同，且为(M-1)×M的矩阵；S106，基于第一参数Am和第二参数Bm，获得矩阵b；其中：a5为第M级泵站的设计流量*(-1)；a6为M*1的矩阵，a6中每行为各级泵站的最大流量；a7为(M-1)*1的矩阵，a7中每行为-Am；a8为(M-1)*1的矩阵，每行为Bm；S107，基于矩阵基于f，A和b，以梯级泵站的运行费用最小为目标，利用linprog函数进行求解，获得矩阵X；其中，X为M×1的矩阵，X中的每个数对应各级泵站的目标流量；其中，泵站的目标流量即为S4中泵站的需水量。进一步，所述方法还包括：基于矩阵X，计算一日内梯级泵站的运行总费用；运行总费用：式中，i为1～M之间的任一整数；Xi为第i级泵站本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯级泵站的调速水泵调度方法，其特征在于，包括：/nS1，获得梯级泵站的任一级泵站中，每一调速水泵在不同的特征流量下对应的特征功率、特征效率以及特征扬程；分析获得泵站中调速水泵在额定转速下，水泵的功率、效率和扬程中的每一个分别与流量之间的第一关系；/nS2，获得调速水泵的工作性能曲线，并基于所述工作性能曲线，结合流量与转速成一次方关系、扬程与转速成二次方关系以及电机轴功率与转速成三次方关系，获得调速水泵在最小转速下功率、效率和扬程中的每一个分别与流量之间的第二关系；/nS3，根据所述第一关系和所述第二关系，分析获得调速水泵运行的高效区范围；/nS4，根据调速水泵运行的高效区范围，获得调速水泵的流量与转速之间的关系；/nS5，根据调速水泵运行的高效区范围和泵站所需扬程，确定泵站所需扬程对应的最大流量和最小流量；/nS6，根据所述泵站的需水量，以及调速水泵的所述最大流量和最小流量，计算泵站的可开机台数，并获得不同开机台数分别对应的开机流量；/nS7，根据不同开机台数分别对应的开机流量，以及S1中得到的功率与流量之间的关系，获得不同开机台数分别对应的运行功率；/nS8，计算不同开机台数分别对应的调速水泵总运行功率，获得调速水泵总运行功率最小时的目标开机台数；/nS9，根据泵站的需水量和目标开机台数计算，获得每台调速水泵的目标开机流量，并获得目标开机流量对应的目标转速和目标运行功率。/n...

【技术特征摘要】
1.一种梯级泵站的调速水泵调度方法，其特征在于，包括：
S1，获得梯级泵站的任一级泵站中，每一调速水泵在不同的特征流量下对应的特征功率、特征效率以及特征扬程；分析获得泵站中调速水泵在额定转速下，水泵的功率、效率和扬程中的每一个分别与流量之间的第一关系；
S2，获得调速水泵的工作性能曲线，并基于所述工作性能曲线，结合流量与转速成一次方关系、扬程与转速成二次方关系以及电机轴功率与转速成三次方关系，获得调速水泵在最小转速下功率、效率和扬程中的每一个分别与流量之间的第二关系；
S3，根据所述第一关系和所述第二关系，分析获得调速水泵运行的高效区范围；
S4，根据调速水泵运行的高效区范围，获得调速水泵的流量与转速之间的关系；
S5，根据调速水泵运行的高效区范围和泵站所需扬程，确定泵站所需扬程对应的最大流量和最小流量；
S6，根据所述泵站的需水量，以及调速水泵的所述最大流量和最小流量，计算泵站的可开机台数，并获得不同开机台数分别对应的开机流量；
S7，根据不同开机台数分别对应的开机流量，以及S1中得到的功率与流量之间的关系，获得不同开机台数分别对应的运行功率；
S8，计算不同开机台数分别对应的调速水泵总运行功率，获得调速水泵总运行功率最小时的目标开机台数；
S9，根据泵站的需水量和目标开机台数计算，获得每台调速水泵的目标开机流量，并获得目标开机流量对应的目标转速和目标运行功率。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，所述根据所述第一关系和所述第二关系，分析获得调速水泵运行的高效区范围，包括：
分别选定调速水泵在额定转速和最低转速下工作的高效区段；其中，所述高效区段为水泵效率在80％及以上的区段；
作出调速水泵各个转速下在Q～H曲线上等效率点的连线，效率点的连线是一条通过原点的二次抛物线，其表达式为H＝kQ2；其中，Q为流量；H为扬程；k为常数；
在额定转速下扬程与流量的关系曲线、最低转速下扬程与流量的关系曲线、最高效率曲线、80％效率曲线围成的曲面四边形即为水泵运行的高效区范围。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S6中，所述根据所述泵站的需水量，以及调速水泵的所述最大流量和最小流量，计算泵站的可开机台数，包括：
通过泵站的需水量除以最大流量获得第一结果，并将第一结果向上取整得到最少开机数；通过泵站的需水量除以最小流量得到第二结果，并将第二结果向上取整得到最大开机数；
根据泵站的最少开机数和最大开机数，获得泵站的可开机台数。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在S6之前，所述方法还包括：
获得梯级泵站中每一渠道所需的流量、每一渠道的当前蓄水量以及当地电价；
根据所述每一渠道所需的流量、所述每一渠道的当前蓄水量以及所述当地电价，在满足每一渠道需水流量的前提下，以梯级泵站的运行费用最小为目标，利用linprog函数进行求解，获得各级泵站的目标流量。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述每一渠道所需的流量、所述每一渠道的当前蓄水量以...

【专利技术属性】
技术研发人员：符向前，钟文聪，孙慕群，冯晓波，徐浩，李惠敏，彭莉，陈康，彭昆，
申请(专利权)人：武汉睿山智水科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42