CN112348305A - 水电厂反向推算水头方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水电厂反向推算水头方法及装置，其中，该方法包括：步骤1，获取机组导叶开度测点的实测数据；步骤2，获取机组实发功率测点的实测数据；步骤3，基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。本发明安装、维护方便，只需要机组实发功率和机组实际导叶开度两个测点，机组检修期间只需对导叶开度和功率变送器进行校验即可；采用反向推算法进行水头计算，其数据经过模型运算得到机组理论水头，可靠性高，即使出错也容易排查；维护或更换成本低；利用机组原有的重要测点，电信号传输简洁可靠。

Description

水电厂反向推算水头方法及装置
技术领域
本发明属于水利水电技术领域，尤其涉及一种水电厂反向推算水头方法及装置。
背景技术
目前水电厂水头是指水电站上、下游水位的差值。不同的水头机组做功能力不同，有功调节特性也不同。因此需要实时监测机组水头的变化，以便控制系统及时修改调节参数。
具体测量原理为：
大部分电站采用超声波水位计进行测量，测量原理是利用超声波的反射距离来测距，传感装置向水面发射超声波，水面反射部分回波，反射波被装置探测，波的运动时间与距离成正比，通过声速及所测时间即可求得水位。
目前主要的测量方案为：
在机组上下游均安装水位计，确保所测位置平稳，无漂浮物、无旋涡、无遮挡。上下游水位差及机组水头。由于机组水头对测量环境、传感器精度、信号传输介质等要求较高，实际中不可避免存在较多漂浮物、旋涡等，因此较难测量准确，同时也无法对测量结果进行校核。
发明内容
本发明的目的是提供一种水电厂反向推算水头方法及装置，以解决上述技术问题。
本发明提供了一种水电厂反向推算水头方法，包括：
步骤1，获取机组导叶开度测点的实测数据；
步骤2，获取机组实发功率测点的实测数据；
步骤3，基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。
进一步地，所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级，所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级。
进一步地，所述步骤3包括：
建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；
建立实发功率与理论水头的函数关系；
基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。
本发明还提供了一种水电厂反向推算水头装置，包括：
机组导叶开度测量模块，用于采集机组导叶开度测点的实测数据；所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级；
机组实发功率测量模块，用于采集机组实发功率测点的实测数据；所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级；
数据处理模块，用于基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。
进一步地，所述数据处理模块具体用于：
建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；
建立实发功率与理论水头的函数关系；
基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。
借由上述方案，通过水电厂反向推算水头方法及装置，具有如下技术效果：
1)安装、维护方便，只需要机组实发功率和机组实际导叶开度两个测点，机组检修期间只需对导叶开度和功率变送器进行校验即可。
2)采用反向推算法进行水头计算，其数据经过模型运算得到机组理论水头，可靠性高，即使出错也容易排查。
3)维护或更换成本低。
4)利用机组原有的重要测点，电信号传输简洁可靠。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是本发明水电厂反向推算水头方法的流程图；
图2是本发明水电厂反向推算水头方法的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种水电厂反向推算水头方法，包括：
步骤S1，获取机组导叶开度测点的实测数据；
步骤S2，获取机组实发功率测点的实测数据；
步骤S3，基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。
在本实施例中，机组导叶开度测点测量精度优于0.25级，所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级。
在本实施例中，步骤S3包括：
建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；
建立实发功率与理论水头的函数关系；
基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。
参图2所示，本实施例还提供了一种水电厂反向推算水头装置，包括：
机组导叶开度测量模块10，用于采集机组导叶开度测点的实测数据；所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级；
机组实发功率测量模块20，用于采集机组实发功率测点的实测数据；所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级；
数据处理模块30(一般做在现场监控系统或PLC里面)，用于基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。
在本实施例中，数据处理模块30具体用于：
建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；
建立实发功率与理论水头的函数关系；
基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。
该水电厂反向推算水头方法及装置，具有如下技术效果：
1)安装、维护方便，只需要机组实发功率和机组实际导叶开度两个测点，机组检修期间只需对导叶开度和功率变送器进行校验即可。
2)采用反向推算法进行水头计算，其数据经过模型运算得到机组理论水头，可靠性高，即使出错也容易排查。
3)维护或更换成本低。
4)利用机组原有的重要测点，电信号传输简洁可靠。
下面对本发明作进一步详细说明。
机组导叶开度和机组功率均属于重要测点，每台机组都设有该测点且精度足够，所有实测数据传送给数据处理模块，经过计算后得到实时理论水头。工作流程及原理如下：
机组水头、导叶开度、实发功率三者存在固定的逻辑关系，即：确定的机组水头、确定的导叶开度，对应确定的实发功率。在60％额定水头下，将机组导叶从0％开至100％，记录该水头下导叶开度与实发功率的数值；在80％、100％、120％额定水头下，重复上述试验。通过拟合曲线可以得出，在60％至120％额定水头下，三个变量(实际水头、导叶开度、实发功率)只要确定导叶开度和实发功率，可以推算出实际水头数值。具体原理如下：
第一步，机组稳定运行，分别在60％、80％、100％、120％额定水头下记录机组导叶开度与功率的数据，完成函数P60(A)、P80(A)、P100(A)、P120(A),如下表所示：
表1 60％水头下导叶开度与功率关系P60(A)
Figure BDA0002662455100000041
Figure BDA0002662455100000051
表2 80％水头下导叶开度与功率关系P80(A)
序号 标况导叶开度 实发功率
1 0.00％ 0.00％
2 5.00％ 6.25％
3 10.00％ 12.50％
4 15.00％ 18.75％
5 20.00％ 25.00％
6 25.00％ 31.25％
7 30.00％ 37.50％
8 35.00％ 43.75％
9 40.00％ 50.00％
10 45.00％ 56.25％
11 50.00％ 62.50％
12 55.00％ 68.75％
13 60.00％ 75.00％
14 65.00％ 81.25％
15 70.00％ 87.50％
16 75.00％ 93.75％
17 80.00％ 100.00％
18 85.00％ 100.00％
19 90.00％ 100.00％
20 95.00％ 100.00％
21 100.00％ 100.00％
表3 100％水头下导叶开度与功率关系P100(A)
序号 标况导叶开度 实发功率
1 0.00％ 0.00％
2 5.00％ 7.14％
3 10.00％ 14.29％
4 15.00％ 21.43％
5 20.00％ 28.57％
6 25.00％ 35.71％
7 30.00％ 42.86％
8 35.00％ 50.00％
9 40.00％ 57.14％
10 45.00％ 64.29％
11 50.00％ 71.43％
12 55.00％ 78.57％
13 60.00％ 85.71％
14 65.00％ 92.86％
15 70.00％ 100.00％
16 75.00％ 100.00％
17 80.00％ 100.00％
18 85.00％ 100.00％
19 90.00％ 100.00％
20 95.00％ 100.00％
21 100.00％ 100.00％
表4 120％水头下导叶开度与功率关系P120(A)
Figure BDA0002662455100000061
Figure BDA0002662455100000071
第二步，建立实发功率与理论水头的函数关系F(P)，如下表所示。
表5实发功率与理论水头关系F(P)
序号 功率 水头
1 P<sub>60</sub>(A) 60％
2 P<sub>80</sub>(A) 80％
3 P<sub>100</sub>(A) 100％
4 P<sub>120</sub>(A) 120％
第三步，如现在实测机组功率为100％，导叶开度为75％，根据计算，理论水头为：90％额定水头。
监控系统或PLC接线至就地导叶开度和功率变送器上，电气信号流向为正极流向负极。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水电厂反向推算水头方法，其特征在于，包括：
步骤1，获取机组导叶开度测点的实测数据；
步骤2，获取机组实发功率测点的实测数据；
步骤3，基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。
2.根据权利要求1所述的水电厂反向推算水头方法，其特征在于，所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级，所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级。
3.根据权利要求2所述的水电厂反向推算水头方法，其特征在于，所述步骤3包括：
建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；
建立实发功率与理论水头的函数关系；
基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。
4.一种水电厂反向推算水头装置，其特征在于，包括：
机组导叶开度测量模块，用于采集机组导叶开度测点的实测数据；所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级；
机组实发功率测量模块，用于采集机组实发功率测点的实测数据；所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级；
数据处理模块，用于基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。
5.根据权利要求4所述的水电厂反向推算水头装置，其特征在于，所述数据处理模块具体用于：
建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；
建立实发功率与理论水头的函数关系；
基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。
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