CN108193653B - 一种径流式水电站自动优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种径流式水电站自动优化系统，通过在前池设置水位检测模块，对不同来流下的前池水位进行检测，利用不同的流量分组实现不同出力计算，从而获取最优出力，通过实现机组的优化调整，提高了水电站的运行效益。通过计算机系统，控制调速器执行优化，提高了机组运行的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种水电站优化系统，更具体而言，是涉及一种径流式水电站自动优化系统。
背景技术
大力发展水电资源是我国能源的重要战略，对于我国的水电资源而言，主要可以分为大中型水电和小型水电站，其中小型水电站是我国水力资源开发利用的一个重要组成部分，到目前为止，小型水电站的总装机容量约占水电装机的三分之一，年均发电量约占水电年均发电总量的四分之一，就电站的个数而言，小型水电站的个数占所有水电站个数的百分之九十五以上。但由于其分布分散、所处地区社会经济相对落后、管理水平较低，目前水资源利用效率较中大型水电站明显偏低。
径流式水电站是小型水电站的重要组成部分，径流式水电站多为引水式水电站，其本身并不存在调蓄能力，仅是对来流进行发电，针对小型径流式水电站而言，其装机往往较小，目前的优化运行扔停留在经验层面，无法实现自动优化控制。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供了一种径流式水电站自动优化系统。
本发明提供一种径流式水电站自动优化系统，该径流式水电站包括引水渠道、压力前池、调速器、水轮发电机组、尾水池，所述自动优化系统包括压力前池水位检测模块、引水渠道来流获取模块、自动优化运行模块、控制模块，优化控制模块，其特征在于：
所述压力前池水位检测模块用于检测前池水位变化；
所述引水渠道来流获取模块用于获取引水渠道来流，所述引水渠道来流获取模块通过获取所述前池水位变化速率，并结合前池的水位库容曲线计算得到所述前池库容的变化速率，从而得到压力前池的来流量；
所述自动优化运行模块和所述压力前池检测模块、所述引水渠道来流获取模块连接，且可以通过检测的前池水位以及获取的引水渠道来流进行自动优化计算，并获取水轮发电机组的最优开机组合，所述开机组合包括开机台数以及不同水轮发电机组之间的流量分配，所述自动优化计算是指通过水电站优化运行后的最优开机分配，根据压力前池水位、引水渠道来流，计算最优的开机组合，使得水电站当前工况下出力最大；
所述控制模块用于根据所述获取得到的水轮发电机组的最优开机组合控制调速器进行水轮机组控制，所述调速器进行控制是通过控制出力进行控制，即将所述自动优化运行模块得到的自动优化运行的机组出力控制各机组；
当前池水位在设定的时间段内不发生变化时，所述优化控制模块执行优化控制，且该优化控制模块与所述压力前池水位检测模块连接，当水电站有n台机组时，对其进行分组，所述分组为2组，对所述第一组机组各增加一定出力，对于所述第二组机组各减小一定出力，所述第一组机组增加的出力等于第二组机组减小的出力，此时，检测前池水位，当前池水位上涨时，继续对所述第一组机组增加一定出力，对所述第二机组减小一定出力，检测前池水位，直到前池水位下降，此时，执行下降前机组的最后一次分配出力；
若第一次第一组机组各增加一定出力后，前池水位下降，则对第一组机组各减小一定出力，对于所述第二组机组各增加一定出力，所述第一组机组减小的出力等于第二组机组增加的出力，此时前池水位上升，继续执行该操作，直至所述前池水位下降，此时，执行下降前机组的最后一次分配出力。
作为优选，所述引水渠道来流获取模块通过设置引水渠道来流测定装置获取引水渠道来流。
作为优选，所述自动优化运行模块和所述压力前池检测模块、所述引水渠道来流获取模块的连接为有线连接。
作为优选，所述压力前池检测模块为固定在压力前池上的水位传感器。
本发明的优点如下：
1、使用计算机自动计算，实现数据存储计算的自动实现，大大解放了劳动力，提高了效率；
2、实现数据监控，利用实测数据对来流进行有效控制，从而提高了径流式水电站对来流的适应情况；
3、通过对水电站实施自动优化，保证了径流式水电站的自动优化运行，整个控制可以采用数据编程，实现自动化控制，避免了人为误差。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的优化流程图。
具体实施方式：以下结合说明书具体实施方式，对本发明进行详细介绍。
本发明提供一种径流式水电站自动优化系统1，该径流式水电站包括引水渠道、压力前池、调速器、水轮发电机组、尾水池，所述自动优化系统1包括压力前池水位检测模块1、引水渠道来流获取模块2、自动优化运行模块3、控制模块4，优化控制模块5，其特征在于：
所述压力前池水位检测模块1用于检测前池水位变化；
所述引水渠道来流获取模块2用于获取引水渠道来流，所述引水渠道来流获取模块2通过获取所述前池水位变化速率，并结合前池的水位库容曲线计算得到所述前池库容的变化速率，从而得到压力前池的来流量；
所述自动优化运行模块3和所述压力前池检测模块1、所述引水渠道来流获取模块2连接，且可以通过检测的前池水位以及获取的引水渠道来流进行自动优化计算，并获取水轮发电机组的最优开机组合，所述开机组合包括开机台数以及不同水轮发电机组之间的流量分配，所述自动优化计算是指通过水电站优化运行后的最优开机分配，根据压力前池水位、引水渠道来流，计算最优的开机组合，使得水电站当前工况下出力最大；
所述控制模块4用于根据所述获取得到的水轮发电机组的最优开机组合控制调速器进行水轮机组控制，所述调速器进行控制是通过控制出力进行控制，即将所述自动优化运行模块得到的自动优化运行的机组出力控制各机组；
当前池水位在设定的时间段内不发生变化时，所述优化控制模块5执行优化控制，且该优化控制模块与所述压力前池水位检测模块连接，当水电站有n台机组时，对其进行分组，所述分组为2组，对所述第一组机组各增加一定出力，对于所述第二组机组各减小一定出力，所述第一组机组增加的出力等于第二组机组减小的出力，此时，检测前池水位，当前池水位上涨时，继续对所述第一组机组增加一定出力，对所述第二机组减小一定出力，检测前池水位，直到前池水位下降，此时，执行下降前机组的最后一次分配出力；
若第一次第一组机组各增加一定出力后，前池水位下降，则对第一组机组各减小一定出力，对于所述第二组机组各增加一定出力，所述第一组机组减小的出力等于第二组机组增加的出力，此时前池水位上升，继续执行该操作，直至所述前池水位下降，此时，执行下降前机组的最后一次分配出力。
所述n为5台时，所述分组为2台机组和3台机组。
作为优选，所述引水渠道来流获取模块2通过设置引水渠道来流测定装置获取引水渠道来流。
作为优选，所述自动优化运行模块3和所述压力前池检测模块1、所述引水渠道来流获取模块2的连接为有线连接。
作为优选，所述压力前池检测模块1为固定在压力前池上的水位传感器。
由于径流式水电站无法确定水电站的来流量，因此，通过检测前池水位，通过水位库容曲线的转变进行判别计算，从而可以确定合理的来流量。
对于自动优化时，采用流量分配，并根据不同的流量分配，计算不同流量分配下的出力情况，从而确定出最优值，对于水头损失计算可以采用经验公式查表得出水头损失系数，并结合管道布置等情况进行计算；对于出力计算，则需要结合水轮机的效率曲线进行计算。
所述调速器应集成控制水轮机出力的功能，即通过调速器将机组出力固定在某一个值，水轮发电机组将出力输入到这一值，这也是本领域常用的一种调配方式。
本申请的原理在于：在调整机组出力后，机组的用水量有所变化，即机组的耗水率发生变化，这对于径流式水电站而言，由于出力变化，其引用流量也必然变化，这时候观察前池水位，若前池水位上升，则表示水电站用水小于来水，来水有富裕，说明机组的耗水率减小，有利于机组运行，此时继续调整，观察水位直至降低，此时达到一个优化极值；反之，如调整后前池水位下降，则说明调整方向错误，则按照相反方向进行调整，直到检测前池水位降低；
由于此时前池水位上涨，必然导致所述引水渠道来流获取模块获取的来流发生变化，即其获取的来流增加，此时应该重新计算引水渠道流量，继续进行自动优化分配，此时由于来流增加了，所以机组的出力也增加了，通过优化控制的调整，在来流不变的情况下增加了机组出力。这种调整对于本领域技术人员而言是可以预期的。
所述一定出力可以选择为水轮机额定出力的20%。
作为优选，所述引水渠道来流获取模块通过设置引水渠道来流测定装置获取引水渠道来流。
作为优选，所述自动优化运行模块和所述压力前池检测模块、所述引水渠道来流获取模块的连接为有线连接。
作为优选，所述压力前池检测模块为固定在压力前池上的水位传感器。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对本发明的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.一种径流式水电站自动优化系统，该径流式水电站包括引水渠道、压力前池、调速器、水轮发电机组、尾水池，所述自动优化系统包括压力前池水位检测模块、引水渠道来流获取模块、自动优化运行模块、控制模块，优化控制模块，其特征在于：
所述压力前池水位检测模块用于检测前池水位变化；
所述引水渠道来流获取模块用于获取引水渠道来流，所述引水渠道来流获取模块通过获取所述前池水位变化速率，并结合前池的水位库容曲线计算得到所述前池库容的变化速率，从而得到压力前池的来流量；
所述自动优化运行模块和所述压力前池水位检测模块、所述引水渠道来流获取模块连接，且通过检测的前池水位以及获取的引水渠道来流进行自动优化计算，并获取水轮发电机组的最优开机组合，所述开机组合包括开机台数以及不同水轮发电机组之间的流量分配，所述自动优化计算是指通过水电站优化运行后的最优开机分配，根据压力前池水位、引水渠道来流，计算最优的开机组合，使得水电站当前工况下出力最大；
所述控制模块用于根据所述获取得到的水轮发电机组的最优开机组合控制调速器进行水轮机组控制，所述调速器进行控制是通过控制出力进行控制，即将所述自动优化运行模块得到的自动优化运行的机组出力控制各机组；
当前池水位在设定的时间段内不发生变化时，所述优化控制模块执行优化控制，且该优化控制模块与所述压力前池水位检测模块连接，当水电站有n台机组时，对其进行分组，所述分组为2组，对第一组机组各增加一定出力，对于第二组机组各减小一定出力，所述第一组机组增加的出力等于第二组机组减小的出力，此时，检测前池水位，当前池水位上涨时，继续对所述第一组机组增加一定出力，对所述第二组机组减小一定出力，检测前池水位，直到前池水位下降，此时，执行下降前机组的最后一次分配出力；
若第一次第一组机组各增加一定出力后，前池水位下降，则对第一组机组各减小一定出力，对于所述第二组机组各增加一定出力，所述第一组机组减小的出力等于第二组机组增加的出力，此时前池水位上升，继续执行该操作，直至所述前池水位下降，此时，执行下降前机组的最后一次分配出力；
所述引水渠道来流获取模块通过设置引水渠道来流测定装置获取引水渠道来流。
2.如权利要求1所述的一种径流式水电站自动优化系统，其特征在于：所述自动优化运行模块和所述压力前池水位检测模块、所述引水渠道来流获取模块的连接为有线连接。
3.如权利要求1所述的一种径流式水电站自动优化系统，其特征在于：所述压力前池水位检测模块为固定在压力前池上的水位传感器。
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