CN116227238A - 一种抽水蓄能电站运行监测管理系统 - Google Patents

一种抽水蓄能电站运行监测管理系统 Download PDF

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CN116227238A CN202310504830.7A CN202310504830A CN116227238A CN 116227238 A CN116227238 A CN 116227238A CN 202310504830 A CN202310504830 A CN 202310504830A CN 116227238 A CN116227238 A CN 116227238A
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Abstract

本发明涉及抽水蓄能电站管理技术领域，特别涉及一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，包括上水库划分模块、上水库采集模块、上水库水质监测模块、上水库综合分析模块、输水管路数据采集模块、输水管路分析模块、抽水蓄能电站综合性能分析模块、抽水蓄能电站数据库、抽水蓄能电站输出模块。本系统通过对抽水蓄能电站的上水库和输水管路进行综合分析来反应抽水蓄能电站整体的运行的情况，并在抽水蓄能管路存在安全隐患时对其隐患位置进行具体分析，增加抽水蓄能电站运行的安全性；本系统对上水库进行分析时通过地质情况与杂物情况进行分析，输水管路通过外观情况、压力情况、安全情况对其进行分析，使得抽水蓄能电站分析更加全面与准确。

Description

一种抽水蓄能电站运行监测管理系统
技术领域
本发明涉及抽水蓄能电站管理技术领域，特别涉及一种抽水蓄能电站运行监测管理系统。
背景技术
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站；抽水蓄能电站的上水库与下水库之间多采用铺设输水管道的方式进行水传导，输水管道是由连接在上水库且角度较为平缓的上段输水管路以及与上段输水管路连接的且角度较大的下端输水管路组成。
为了确保电力系统安全稳定运行，抽水蓄能电站需要进行运行监测管理。抽水蓄能电站进行运行时上水库与输水管路是最重要的两个监测方面，现有对抽水蓄能电站的上水库多采用视频监控的方式进行监测，抽水蓄能电站的输水管路多采用视频配合压力监测的方式对输水管路进行监测，上述上水库的视频监测分析中通过调度人员的经验基于视频或者图像判断上水库的堤坝以及上水库中的杂物的危险程度，且上水库需要进行上水与下水，因此杂物的位置会发生变化，因此无法对产生隐患的杂物进行定位清理，且上述分析较为片面，无法对上水库进行全面分析，同时通过人工判断的误差较高，无法主动的对上水库存在的问题进行主动分析；此外输水管路的视频监测分析中是通过调度人员对输水管路的表面情况以及管路压力变化情况进行判断，但是输水管路进行上水或者下水状态时压力会有波动，因此工作人员会对输水管道进行压力误判，从而导致不必要的巡查，且输水管路的隐患情况无法进行分析。
发明内容
本发明解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，所述抽水蓄能电站运行监测管理系统包括：
上水库划分模块，用于将待监测的抽水蓄能电站的上水库堤坝按照预设顺序进行等面积区域划分成各堤坝监测区，并对各堤坝监测区进行顺序编号；
上水库采集模块，用于对上水库各堤坝监测区进行地质情况采集，进而得到上水库各堤坝监测区的地质数据；
上水库水质监测模块，用于在监测周期内对上水库内杂物数据进行监测，其中杂物数据包括杂物图像，并将监测周期中的开始时间点对应的监测图像记为水库初始监测图像；
上水库综合分析模块，用于根据上水库各堤坝监测区的地质数据分析得到上水库的地质安全指数，并通过水库内各杂物图像进行分析得到各杂物的体积、周期内各杂物的移动方向与移动距离分析得到上水库的杂物安全指数，进而通过上水库的地质安全指数与上水库杂物安全指数分析得到抽水蓄能电站的上水库安全系数；
输水管路数据采集模块，用于对抽水蓄能电站的输水管路进行外观数据、压力数据、安全数据分别进行采集；
输水管路分析模块，用于根据抽水蓄能电站的输水管路的外观数据、压力数据、安全数据进行分析得到抽水蓄能电站的输水管路安全系数；
抽水蓄能电站综合性能分析模块，用于根据抽水蓄能电站的上水库安全系数、输水管路的安全系数分析得到抽水蓄能电站综合安全指数，通过抽水蓄能电站综合安全指数反应抽水蓄能电站的运行情况；
抽水蓄能电站数据库，用于储存抽水蓄能电站的管路的各项标准参数以及储存抽水蓄能电站运行时管路的各项标准参数、上水库内各杂物的信息参数、上水库堤坝的标准参数。
进一步的，所述上水库各堤坝监测区的地质数据具体获得方式包括：
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区的倾斜度
Figure SMS_1
，k表示第k个堤坝监测区的编号/>
Figure SMS_2
；
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区总面积、泥土的面积，并通过公式：
Figure SMS_3
得到各堤坝监测区泥土分布比重/>
Figure SMS_4
；
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区的堤坝紧实度，并将其与预定义的坝监测区的最佳紧实度进行比较，若某堤坝监测区的堤坝紧实度
Figure SMS_5
坝监测区的最佳紧实度，则该堤坝监测区的稳固度的取值为1，若某堤坝监测区的堤坝紧实度<坝监测区的最佳紧实度，则该堤坝监测区的稳固度采用公式：/>
Figure SMS_6
进行计算得出，进而统计各堤坝监测区的稳固度，将其记为/>
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。
进一步的，所述监测周期内对上水库内的杂物监测的方式为：
从监测周期内上水库初始监测图像内获取上水库内各杂物的形状、体积，筛选其中体积大于预设最大安全体积的各杂物，将其记为各隐患杂物，并对各隐患杂物进行编号以及位置定位，将各隐患杂物的形状、体积、位置以及相应编号上传至抽水蓄能电站数据库，在上水库初始监测之后的监测数据中提取各隐患杂物的形状、体积、位置，将其与抽水蓄能电站数据库中基于初始监测数据上传的各隐患杂物的形状、体积进行自动匹配，进而得到各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离，并基于各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离得到各隐患杂物与上水库出水口的距离；
通过在各隐患杂物中筛选漂浮在水面上的各隐患杂物，并将漂浮在水面上的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为
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，漂浮在水面上的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
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，m表示第m个漂浮在水面上的隐患杂物的编号，
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，同理将悬浮在水中的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为/>
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、将悬浮在水中的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
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，n表示第n个悬浮在水中的隐患杂物的编号，/>
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；将沉底的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为/>
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，沉底的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
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，q表示第q个沉底的隐患杂物的编号，/>
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进一步的，所述抽水蓄能电站的上水库安全系数分析方式包括：
通过读取上水库各堤坝监测区的倾斜度、泥土分布比重、稳固度，将其代入公式
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，得到上水库地质安全指数/>
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表示上水库堤坝的最佳倾斜度，/>
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表示上水库最佳的泥土分布比重，/>
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分别表示堤坝监测区的倾斜度修正系数、泥土分布比重的修正系数；
通过公式
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计算得到上水库杂物安全指数/>
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，其中/>
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分别表示漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数、悬浮在水中的隐患杂物的安全系数、沉底的隐患杂物的安全系数，/>
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分别表示漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数的影响因子、悬浮在水中的隐患杂物的安全系数的影响因子、沉底的隐患杂物的安全系数的影响因子，且/>
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；
抽水蓄能电站的上水库安全系数
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的计算公式为/>
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，/>
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分别表示上水库地质安全指数的权值因子、上水库杂物安全指数的权值因子。
进一步的，所述漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数通过公式
Figure SMS_31
Figure SMS_32
表示第m个漂浮在水面上的隐患杂物的支安全系数，Z1表示漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数均大于零，z2表示漂浮在水面上的某隐患杂物的支安全系数小于或等于零，漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数计算公式为：
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，
Figure SMS_34
表示漂浮在水面上的隐患杂物距离上水库下水口的安全距离，/>
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表示漂浮在水面上的隐患杂物补偿距离；
按照与漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数相同的分析方式得到悬浮在水中的隐患杂物的安全系数、沉底的隐患杂物的安全系数。
进一步的，所述抽水蓄能电站的输水管路安全系数分析方式为：
从抽水蓄能电站的输水管路的外观数据中提取输水管路上闸阀的腐蚀面积
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以及下闸阀的腐蚀面积/>
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、输水管路表面的腐蚀面积，输水管路表面的腐蚀面积包括上段输水管路表面的腐蚀面积/>
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和下段输水管路表面的腐蚀面积/>
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；
抽水蓄能电站的输水管路的压力数据包括各次上水时的压力监测数据、各次储水时的压力监测数据、各次下水时的压力监测数据，从各次上水时的压力监测数据中提取上段输水管路的各次上水时的各个压力监测点的压力，并通过均值计算的方式得到上段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力
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，/>
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表示上段输水管路第f个压力监测点，
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，同理得到下段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力/>
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；
采用与上段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力、下段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力相同的分析方式得到上段输水管路储水时各个压力监测点的压力
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、下段输水管路储水时各个压力监测点的平均压力/>
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、上段输水管路下水时各个压力监测点的压力/>
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、下段输水管路下水时各个压力监测点的平均压力/>
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从抽水蓄能电站的输水管路的安全数据中提取输水管路各个接头的渗漏量
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、上闸阀的渗漏量/>
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、下闸阀的渗漏量/>
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；
将上闸阀的腐蚀面积
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、下闸阀的腐蚀面积/>
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、上段输水管路表面的腐蚀面积/>
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和下段输水管路表面的腐蚀面积/>
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带入公式
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；得到抽水蓄能电站的输水管路的外观偏离度/>
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分别表示上闸阀的标准面积、下闸阀的标准面积，/>
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、/>
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分别表示上段管道的安全腐蚀面积、下段管道的安全腐蚀面积，/>
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分别表示闸阀的影响因子、管路的影响因子；/>
通过抽水蓄能电站的输水管路的压力数据提取得到的各项参数分析得到抽水蓄能电站的输水管路的压力偏离度
Figure SMS_62
；
将输水管路各个接头的渗漏量
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、上闸阀的渗漏量/>
Figure SMS_67
、下闸阀的渗漏量
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带入公式/>
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，得到抽水蓄能电站的输水管路的安全偏离度/>
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，g表示第g个接头的编号，
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、/>
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分别表示上闸阀的安全渗漏量与下闸阀的安全渗漏量，/>
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表示管路接头的安全渗漏量；
通过公式
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得到抽水蓄能电站的输水管路安全系数/>
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，/>
Figure SMS_74
分别表示输水管路的外观偏离度的权值因子、压力偏离度的权值因子、安全偏离度的权值因子。
进一步的，所述抽水蓄能电站综合安全指数通过抽水蓄能电站的上水库安全系数、输水管路的安全系数分别乘以相应的比例系数进行相加计算得出，将抽水蓄能电站综合安全指数与预设的综合安全指数阈值进行比较，若抽水蓄能电站综合安全指数小于综合安全指数阈值，则表示抽水蓄能电站存在安全隐患，进而判断抽水蓄能电站的隐患位置。
进一步的，所述抽水蓄能电站的隐患位置判断方式为：
通过将上水库地质安全指数与相应的阈值进行比对，若上水库地质安全指数大于相应的阈值则判断上水库的地质情况符合要求，反之则将上水库的地质方面记为分隐患位置；
通过将上水库杂物安全指数与相应的阈值进行比对，若上水库杂物安全指数大于相应的阈值则判断上水库的杂物情况符合要求，反之则将上水库的杂物方面记为分隐患位置；
通过将输水管路的安全系数与相应的阈值进行比对，若输水管路的安全系数大于相应的阈值则判断输水管路符合要求，反之则将输水管路方面记为分隐患位置；
通过将分隐患位置汇总，得到抽水蓄能电站的隐患位置；
所述运行监测管理系统还包括抽水蓄能电站输出模块，用于根据对抽水蓄能电站的上水库与管路的运行情况进行显示，并通过抽水蓄能电站输出模块对相应的分隐患位置进行颜色标注。
进一步的，所述上水库的杂方面标记的分隐患位置标注方式为：通过读取漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数、悬浮在水中的各隐患杂物的支安全系数、沉底的各隐患杂物的支安全系数，筛选其中数值等于零对应的漂浮在水面上的各隐患杂物、悬浮在水中的各隐患杂物、沉底的各隐患杂物记为各需要清理的隐患杂物，并将各需要清理的隐患杂物进行位置定位，通过抽水蓄能电站输出模块将各需要清理的隐患杂物在上水库的图像中进行展示。
本系统的有益效果如下：
一、本系统通过对抽水蓄能电站的上水库和输水管路进行综合分析来反应抽水蓄能电站整体的运行的情况，并在抽水蓄能管路存在安全隐患时对其隐患位置进行具体分析，增加抽水蓄能电站运行的安全性；本系统对上水库进行分析时通过地质情况与杂物情况进行分析，输水管路通过外观情况、压力情况、安全情况对其进行分析，使得抽水蓄能电站分析更加全面与准确。
二、本系统通过各堤坝监测区的倾斜度、泥土分布比重、稳固度对上水库堤坝的安全性能进行分析，进而能够真实的反应上水库堤坝的实际情况。
三、本系统通过将大于预设最大安全体积的各隐患杂物进行监测，并在抽水蓄能电站循环的上下水后参照各隐患杂物的形状和体积进行自动识别，能够判断各杂物移动的距离，进而基于各杂物移动距离分析其隐患程度，为抽水蓄能电站的安全运行产生积极效果；且本系统将各隐患杂物分成漂浮的各隐患杂物、悬浮的各隐患杂物、沉底的各隐患杂物分别进行分析，由于杂物漂浮、悬浮和沉底对其影响程度不同，因此通过上述分析能够增加抽水蓄能电站杂物分析的精准度。
四、本系统通过在输水管路的上段与下段分别布设多个压力监测端，进而对其进行多点的压力监测，且输水管路各个压力监测点采用多次压力取均值的方式能够减小获取相应压力值的偏差度，使得相应的压力值更加客观准确，由于输水管路各个位置的压力不同，因此本系统采用将压力偏差值作为分析参数，进而更能够直观的反应输水管路压力偏差的情况，且针对输水管路的压力隐患参数进行分析时，本系统通过压力差的最大值、压力偏差的众数值、压力差三种数值对其进行综合分析，进而更加客观对输水管路运行压力情况进行分析。
五、本系统将隐患位置进行具体化，并通过抽水蓄能电站输出模块进行相应展示，使得本系统过能够更直观的对抽水蓄能电站的运行状态情况进行展示；且本系统能够将需要处理的各隐患杂物进行位置定位，便于人工将其进行清理。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是抽水蓄能电站运行监测管理系统的模块连接图。
图2是抽水蓄能电站运行监测管理系统对抽水蓄能电站的隐患位置判断的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
参阅图1，一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，包括上水库划分模块、上水库采集模块、上水库水质监测模块、上水库综合分析模块、输水管路数据采集模块、输水管路分析模块、抽水蓄能电站综合性能分析模块、抽水蓄能电站数据库、抽水蓄能电站输出模块。
抽水蓄能电站运行监测管理系统各模块的连接关系为：抽水蓄能电站数据库分别与上水库划分模块、上水库水质监测模块、上水库综合分析模块、输水管路分析模块、抽水蓄能电站综合性能分析模块、抽水蓄能电站输出模块连接，抽水蓄能电站综合性能分析模块分别与上水库综合分析模块、输水管路分析模块、抽水蓄能电站输出模块连接，上水库综合分析模块分别与上水库采集模块、上水库水质监测模块连接，输水管路数据采集模块与输水管路分析模块连接，上水库划分模块与上水库采集模块连接。
上水库划分模块，用于将待监测的抽水蓄能电站的上水库堤坝按照预设顺序进行等面积区域划分成各堤坝监测区，并对各堤坝监测区进行顺序编号；通过经上水库堤坝区域进行区域划分便于对其进行针对性数据采集。
抽水蓄能电站数据库，用于储存抽水蓄能电站的管路的各项标准参数以及储存抽水蓄能电站运行时管路的各项标准参数、上水库内各杂物的信息参数、上水库堤坝的标准参数。
上水库采集模块，用于对上水库各堤坝监测区进行地质情况采集，进而得到上水库各堤坝监测区的地质数据；上水库各堤坝监测区的地质数据的监测能够对上水库堤坝的情况进行评价，进而分析上水库在抽水蓄能电站运行时存在隐患的程度；
上水库各堤坝监测区的地质数据具体获得方式包括：
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区的倾斜度
Figure SMS_75
，k表示第k个堤坝监测区的编号/>
Figure SMS_76
；
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区总面积、泥土的面积，并通过公式：
Figure SMS_77
得到各堤坝监测区泥土分布比重/>
Figure SMS_78
；
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区的堤坝紧实度，并将其与预定义的坝监测区的最佳紧实度进行比较，若某堤坝监测区的堤坝紧实度
Figure SMS_79
坝监测区的最佳紧实度，则该堤坝监测区的稳固度的取值为1，若某堤坝监测区的堤坝紧实度<坝监测区的最佳紧实度，则该堤坝监测区的稳固度采用公式：/>
Figure SMS_80
进行计算得出，进而统计各堤坝监测区的稳固度，将其记为/>
Figure SMS_81
。上水库各堤坝监测区的倾斜度可以通过无人机巡检拍摄的方式获取相应图片，对图片进行识别可得到各堤坝监测区的倾斜度；并对图片进行颜色比对分析各堤坝监测区泥土的面积；堤坝紧实度可以通过土壤紧实度测定仪对其进行测定；其中堤坝的倾斜度过大或者过小均会对上水库的储水与安全造成影响，堤坝的泥土面积与紧实度用于分析堤坝出现滑坡或者向上水库内掉落泥沙或石块的隐患，通过对堤坝的分析能够反应堤坝的安全性和堤坝运行时的隐患程度。
上水库水质监测模块，用于在监测周期内对上水库内杂物数据进行监测，其中杂物数据包括杂物图像，并将监测周期中的开始时间点对应的监测图像记为水库初始监测图像；水库内各杂物移动到输水管路内时会造成其发生损伤或者堵塞情况，因此对杂物进行监测能够预防该隐患，使得抽水蓄能电站安全运行；
监测周期内对上水库内的杂物监测的方式为：
从监测周期内上水库初始监测图像内获取上水库内各杂物的形状、体积，筛选其中体积大于预设最大安全体积的各杂物，将其记为各隐患杂物，并对各隐患杂物进行编号以及位置定位，将各隐患杂物的形状、体积、位置以及相应编号上传至抽水蓄能电站数据库，在上水库初始监测之后的监测数据中提取各隐患杂物的形状、体积、位置，将其与抽水蓄能电站数据库中基于初始监测数据上传的各隐患杂物的形状、体积进行自动匹配，进而得到各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离，并基于各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离得到各隐患杂物与上水库出水口的距离；本系统通过将大于预设最大安全体积的各隐患杂物进行监测，并在抽水蓄能电站循环的上下水后参照各隐患杂物的形状和体积进行自动识别，能够判断各杂物移动的距离，进而基于各杂物移动距离分析其隐患程度，为抽水蓄能电站的安全运行产生积极效果；
通过在各隐患杂物中筛选漂浮在水面上的各隐患杂物，并将漂浮在水面上的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为
Figure SMS_84
，漂浮在水面上的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
Figure SMS_87
，m表示第m个漂浮在水面上的隐患杂物的编号，
Figure SMS_89
，同理将悬浮在水中的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为
Figure SMS_82
、将悬浮在水中的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
Figure SMS_85
，n表示第n个悬浮在水中的隐患杂物的编号，/>
Figure SMS_88
；将沉底的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为/>
Figure SMS_90
，沉底的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
Figure SMS_83
，q表示第q个沉底的隐患杂物的编号，/>
Figure SMS_86
；本系统能够分别针对漂浮的各隐患杂物、悬浮的各隐患杂物、沉底的各隐患杂物分别进行分析，因为杂物漂浮、悬浮和沉底对其影响程度不同，因此通过上述分析能够增加抽水蓄能电站杂物分析的精准度。
可以理解的是，本系统对各隐患杂物的识别是在上水库储水状态下进行，因此杂物具有漂浮与悬浮的状态。
上水库综合分析模块，用于根据上水库各堤坝监测区的地质数据分析得到上水库的地质安全指数，并通过水库内各杂物图像进行分析得到各杂物的体积、周期内各杂物的移动方向与移动距离分析得到上水库的杂物安全指数，进而通过上水库的地质安全指数与上水库杂物安全指数分析得到抽水蓄能电站的上水库安全系数；
抽水蓄能电站的上水库安全系数分析方式包括：
通过读取上水库各堤坝监测区的倾斜度、泥土分布比重、稳固度，将其代入公式
Figure SMS_91
，得到上水库地质安全指数/>
Figure SMS_92
，/>
Figure SMS_93
表示上水库堤坝的最佳倾斜度，/>
Figure SMS_94
表示上水库最佳的泥土分布比重，/>
Figure SMS_95
、/>
Figure SMS_96
分别表示堤坝监测区的倾斜度修正系数、泥土分布比重的修正系数；本系统通过各堤坝监测区的倾斜度、泥土分布比重、稳固度对上水库堤坝的安全性能进行分析，进而能够真实的反应上水库堤坝的实际情况。
通过公式
Figure SMS_97
计算得到上水库杂物安全指数/>
Figure SMS_98
，其中/>
Figure SMS_99
分别表示漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数、悬浮在水中的隐患杂物的安全系数、沉底的隐患杂物的安全系数，/>
Figure SMS_100
分别表示漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数的影响因子、悬浮在水中的隐患杂物的安全系数的影响因子、沉底的隐患杂物的安全系数的影响因子，且/>
Figure SMS_101
；由于漂浮在水面上和悬浮在水中的各隐患杂物在上水库储水状态时存在移动的可能，且由于其密度小于或者等于水，因此沉底的各隐患杂物的影响性要大于悬浮在水中、漂浮在水面上的各隐患杂物。
抽水蓄能电站的上水库安全系数
Figure SMS_102
的计算公式为/>
Figure SMS_103
、
Figure SMS_104
分别表示上水库地质安全指数的权值因子、上水库杂物安全指数的权值因子。
漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数通过公式
Figure SMS_105
Figure SMS_106
表示第m个漂浮在水面上的隐患杂物的支安全系数，Z1表示漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数均大于零，z2表示漂浮在水面上的某隐患杂物的支安全系数小于或等于零，漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数计算公式为：
Figure SMS_107
，
Figure SMS_108
表示漂浮在水面上的隐患杂物距离上水库下水口的安全距离，/>
Figure SMS_109
表示漂浮在水面上的隐患杂物补偿距离；/>
悬浮在水中的隐患杂物的安全系数通过公式
Figure SMS_110
Figure SMS_111
表示第n个悬浮在水中的隐患杂物的支安全系数，Z3表示所有的悬浮在水中的隐患杂物的支安全系数均大于零，Z4表示悬浮在水中的某个隐患杂物的支安全系数小于等于零，悬浮在水中的各隐患杂物的支安全系数计算公式为：
Figure SMS_112
，
Figure SMS_113
表示悬浮在水中的隐患杂物距离上水库下水口的安全距离，/>
Figure SMS_114
表示悬浮在水中的隐患杂物补偿距离；
沉底的隐患杂物的安全系数通过公式
Figure SMS_115
Figure SMS_116
表示第q个沉底的隐患杂物的支安全系数，Z5表示所有沉底的隐患杂物的支安全系数均大于零，Z6表示底的某个沉底的隐患杂物的支安全系数小于等于零，沉底的各隐患杂物的支安全系数计算公式为：/>
Figure SMS_117
，
Figure SMS_118
表示沉底的隐患杂物距离上水库下水口的安全距离，/>
Figure SMS_119
表示沉底的隐患杂物补偿距离。本系统对漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数、悬浮在水中的各隐患杂物的支安全系数、沉底的各隐患杂物的支安全系数进行分析时，通过某隐患杂物相对于上水库出水口的安全距离减去其对应的位移距离，并且与相应的补偿距离相加，若上述计算的数值大于零，则表示该隐患杂物暂时不会对上水库的出水口造成影响，若上述计算数值小于零，则表示该隐患杂物会对上水库的出水口造成影响，需将其进行处理；本系统过通过引入了补偿距离，能够对不同状态的隐患杂物进行区别分析，增加本发明对隐患杂物分析的精确性。
本系统对上水库通过堤坝对其地质安全指数进行分析，并通过上水库中存在的杂物对其杂物安全指数进行分析，从而从多方面对其安全性进行评估分析，增加上水库分析的全面性，且本系统过将上水库内的杂物进行细化，并对漂浮的、悬浮的、沉底的杂物进行分别分析，从而更加细致的分析上水库的安全性。
输水管路数据采集模块，用于对抽水蓄能电站的输水管路进行外观数据、压力数据、安全数据分别进行采集；
输水管路分析模块，用于根据抽水蓄能电站的输水管路的外观数据、压力数据、安全数据进行分析得到抽水蓄能电站的输水管路安全系数；通过对输水管路的外观数据、压力数据、安全数据进行分析能够全面的反应输水管路的安全情况，输水管路的外观数据通过管路的腐蚀情况体现，输水管路的压力数据通过其运行时的压力体现，输水管路的安全数据主要通过其运行时的渗漏量体现。
抽水蓄能电站的输水管路安全系数分析方式为：
从抽水蓄能电站的输水管路的外观数据中提取输水管路上闸阀的腐蚀面积
Figure SMS_120
以及下闸阀的腐蚀面积/>
Figure SMS_121
、输水管路表面的腐蚀面积，输水管路表面的腐蚀面积包括上段输水管路表面的腐蚀面积/>
Figure SMS_122
和下段输水管路表面的腐蚀面积/>
Figure SMS_123
；由于上闸阀与下闸阀运行时所处的压力、水流的冲击力、性能要求等均不相同，因此上闸阀的腐蚀面积与下闸阀的腐蚀面积对其影响程度不相同，本系统采用将上闸阀与下闸阀进行分别分析，同理本系统将输水管路分为靠近上水库且倾斜角度较为平缓的上管与上管连接的且倾斜角度较大的下管进行分别分析，进而增加本系统对抽水蓄能电站的输水管路安全系数分析的针对性与准确性。
将上闸阀的腐蚀面积
Figure SMS_126
、下闸阀的腐蚀面积/>
Figure SMS_127
、上段输水管路表面的腐蚀面积/>
Figure SMS_130
和下段输水管路表面的腐蚀面积/>
Figure SMS_124
带入公式
Figure SMS_129
；得到抽水蓄能电站的输水管路的外观偏离度/>
Figure SMS_132
；/>
Figure SMS_134
、/>
Figure SMS_125
分别表示上闸阀的标准面积、下闸阀的标准面积，/>
Figure SMS_128
、/>
Figure SMS_131
分别表示上段管道的安全腐蚀面积、下段管道的安全腐蚀面积，/>
Figure SMS_133
分别表示闸阀的影响因子、管路的影响因子；
抽水蓄能电站的输水管路的压力数据包括各次上水时的压力监测数据、各次储水时的压力监测数据、各次下水时的压力监测数据，从各次上水时的压力监测数据中提取上段输水管路的各次上水时的各个压力监测点的压力，并通过均值计算的方式得到上段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力
Figure SMS_137
，/>
Figure SMS_140
表示上段输水管路第f个压力监测点，
Figure SMS_149
，同理得到下段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力/>
Figure SMS_142
，通过上段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力/>
Figure SMS_143
与上段输水管路上水时各个压力监测点的标准压力做差值，得到上段输水管路上水时各个压力监测点的压力差/>
Figure SMS_144
，筛选上段输水管路上水时各个压力监测点的压力差的最大值与众数值，将其分别记为/>
Figure SMS_150
、
Figure SMS_141
，同理得到下段输水管路上水时各个压力监测点的压力差/>
Figure SMS_148
、下段输水管路上水时压力监测点的压力差最大值/>
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、下段输水管路上水时压力监测点的压力差众数值/>
Figure SMS_146
；通过公式/>
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计算得到上水时输水管路的压力隐患参数/>
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，/>
Figure SMS_136
、/>
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分别表示上段输水管路的权值比重、下段输水管路的权值比重，且/>
Figure SMS_138
；
采用与上水时输水管路的压力隐患参数相同的分析方式得到储水时输水管路的压力隐患参数
Figure SMS_151
、下水时输水管路的压力隐患参数/>
Figure SMS_152
；本系统通过在输水管路的上段与下段分别布设多个压力监测端，进而对其进行多点的压力监测，且输水管路各个压力监测点采用多次压力取均值的方式能够减小获取相应压力值的偏差度，使得相应的压力值更加客观准确，由于输水管路各个位置的压力不同，因此本系统采用将压力偏差值作为分析参数，进而更能够直观的反应输水管路压力偏差的情况，且针对输水管路的压力隐患参数进行分析时，本系统通过压力差的最大值、压力偏差的众数值、压力差三种数值对其进行综合分析，进而更加客观对输水管路运行压力情况进行分析。
抽水蓄能电站的输水管路的压力偏离度
Figure SMS_153
的计算公式为：
Figure SMS_154
，/>
Figure SMS_155
分别表示上水时输水管路的压力隐患参数权值系数、储水时输水管路的压力隐患参数权值系数、下水时输水管路的压力隐患参数权值系数；本系统通过抽水蓄能电站在上水时、储水时、下水时的三个运行状态对输水管路的上段与下段进行分别分析，增加本系统对其分析的全面性。
从抽水蓄能电站的输水管路的安全数据中提取输水管路各个接头的渗漏量
Figure SMS_156
、上闸阀的渗漏量/>
Figure SMS_157
、下闸阀的渗漏量/>
Figure SMS_158
；本系统能够将闸阀与管路的渗透量综合分析，增加数据分析的针对性与准确性。
将输水管路各个接头的渗漏量
Figure SMS_160
、上闸阀的渗漏量/>
Figure SMS_162
、下闸阀的渗漏量/>
Figure SMS_165
带入公式/>
Figure SMS_161
，得到抽水蓄能电站的输水管路的安全偏离度/>
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，g表示第g个接头的编号，/>
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，/>
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、/>
Figure SMS_159
分别表示上闸阀的安全渗漏量与下闸阀的安全渗漏量，/>
Figure SMS_163
表示管路接头的安全渗漏量；
通过公式
Figure SMS_168
得到抽水蓄能电站的输水管路安全/>
Figure SMS_169
，/>
Figure SMS_170
分别表示输水管路的外观偏离度的权值因子、压力偏离度的权值因子、安全偏离度的权值因子。
抽水蓄能电站综合性能分析模块，用于根据抽水蓄能电站的上水库安全系数、输水管路的安全系数分析得到抽水蓄能电站综合安全指数，通过抽水蓄能电站综合安全指数反应抽水蓄能电站的运行情况；
抽水蓄能电站综合安全指数通过抽水蓄能电站的上水库安全系数、输水管路的安全系数分别乘以相应的比例系数进行相加计算得出，将抽水蓄能电站综合安全指数与预设的综合安全指数阈值进行比较，若抽水蓄能电站综合安全指数小于综合安全指数阈值，则表示抽水蓄能电站存在安全隐患，进而判断抽水蓄能电站的隐患位置。通过判断抽水蓄能电站的隐患位置能够对其隐患故障进行相应处理。
参阅图2，抽水蓄能电站的隐患位置判断方式为：
通过将上水库地质安全指数与相应的阈值进行比对，若上水库地质安全指数大于相应的阈值则判断上水库的地质情况符合要求，反之则将上水库的地质方面记为分隐患位置；
通过将上水库杂物安全指数与相应的阈值进行比对，若上水库杂物安全指数大于相应的阈值则判断上水库的杂物情况符合要求，反之则将上水库的杂物方面记为分隐患位置；
通过将输水管路的安全系数与相应的阈值进行比对，若输水管路的安全系数大于相应的阈值则判断输水管路符合要求，反之则将输水管路方面记为分隐患位置；
通过将分隐患位置汇总，得到抽水蓄能电站的隐患位置；并通过抽水蓄能电站输出模块对相应的分隐患位置进行颜色标注。本系统将隐患位置进行具体化，并通过抽水蓄能电站输出模块进行相应展示，使得本系统过能够更直观的对抽水蓄能电站的运行状态情况进行展示。
上水库的杂方面标记的分隐患位置标注方式为：通过读取漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数、悬浮在水中的各隐患杂物的支安全系数、沉底的各隐患杂物的支安全系数，筛选其中数值等于零对应的漂浮在水面上的各隐患杂物、悬浮在水中的各隐患杂物、沉底的各隐患杂物记为各需要清理的隐患杂物，并将各需要清理的隐患杂物进行位置定位，通过抽水蓄能电站输出模块将各需要清理的隐患杂物在上水库的图像中进行展示。本系统能够将需要处理的各隐患杂物进行位置定位，便于人工将其进行清理。
本系统通过对抽水蓄能电站的上水库和输水管路进行综合分析来反应抽水蓄能电站运行的情况，并在抽水蓄能管路存在安全隐患时对其隐患位置进行具体分析，增加抽水蓄能电站运行的安全性；本系统对上水库进行分析时通过地质情况与杂物情况进行分析，输水管路通过外观情况、压力情况、安全情况对其进行分析，使得抽水蓄能电站分析更加全面与准确。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，仍涵盖在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述抽水蓄能电站运行监测管理系统包括：
上水库划分模块，用于将待监测的抽水蓄能电站的上水库堤坝按照预设顺序进行等面积区域划分成各堤坝监测区，并对各堤坝监测区进行顺序编号；
上水库采集模块，用于对上水库各堤坝监测区进行地质情况采集，进而得到上水库各堤坝监测区的地质数据；
上水库水质监测模块，用于在监测周期内对上水库内杂物数据进行监测，其中杂物数据包括杂物图像，并将监测周期中的开始时间点对应的监测图像记为水库初始监测图像；
上水库综合分析模块，用于根据上水库各堤坝监测区的地质数据分析得到上水库的地质安全指数，并通过水库内杂物图像进行分析得到各杂物的体积、周期内各杂物的移动方向与移动距离分析得到上水库的杂物安全指数，进而通过上水库的地质安全指数与上水库杂物安全指数分析得到抽水蓄能电站的上水库安全系数；
输水管路数据采集模块，用于对抽水蓄能电站的输水管路进行外观数据、压力数据、安全数据分别进行采集；
输水管路分析模块，用于根据抽水蓄能电站的输水管路的外观数据、压力数据、安全数据进行分析得到抽水蓄能电站的输水管路安全系数；
抽水蓄能电站综合性能分析模块，用于根据抽水蓄能电站的上水库安全系数、输水管路的安全系数分析得到抽水蓄能电站综合安全指数，通过抽水蓄能电站综合安全指数反应抽水蓄能电站的运行情况；
抽水蓄能电站数据库，用于储存抽水蓄能电站的管路的各项标准参数以及储存抽水蓄能电站运行时管路的各项标准参数、上水库内各杂物的信息参数、上水库堤坝的标准参数。
2.根据权利要求1所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述上水库各堤坝监测区的地质数据具体获得方式包括：
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区的倾斜度
Figure QLYQS_1
，k表示第k个堤坝监测区的编号/>
Figure QLYQS_2
；
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区总面积、泥土的面积，并通过公式：
Figure QLYQS_3
得到各堤坝监测区泥土分布比重/>
Figure QLYQS_4
；
从上水库各堤坝监测区的地质情况中提取各堤坝监测区的堤坝紧实度，并将其与预定义的坝监测区的最佳紧实度进行比较，若某堤坝监测区的堤坝紧实度
Figure QLYQS_5
坝监测区的最佳紧实度，则该堤坝监测区的稳固度的取值为1，若某堤坝监测区的堤坝紧实度<坝监测区的最佳紧实度，则该堤坝监测区的稳固度采用公式：/>
Figure QLYQS_6
进行计算得出，进而统计各堤坝监测区的稳固度，将其记为/>
Figure QLYQS_7
。
3.根据权利要求2所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述监测周期内对上水库内的杂物监测的方式为：
从监测周期内上水库初始监测图像内获取上水库内各杂物的形状、体积，筛选其中体积大于预设最大安全体积的各杂物，将其记为各隐患杂物，并对各隐患杂物进行编号以及位置定位，将各隐患杂物的形状、体积、位置以及相应编号上传至抽水蓄能电站数据库，在上水库初始监测之后的监测数据中提取各隐患杂物的形状、体积、位置，将其与抽水蓄能电站数据库中基于初始监测数据上传的各隐患杂物的形状、体积进行自动匹配，进而得到各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离，并基于各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离得到各隐患杂物与上水库出水口的距离；
通过在各隐患杂物中筛选漂浮在水面上的各隐患杂物，并将漂浮在水面上的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为
Figure QLYQS_10
，漂浮在水面上的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
Figure QLYQS_12
，m表示第m个漂浮在水面上的隐患杂物的编号，/>
Figure QLYQS_14
，同理将悬浮在水中的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为/>
Figure QLYQS_9
、将悬浮在水中的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
Figure QLYQS_13
，n表示第n个悬浮在水中的隐患杂物的编号，/>
Figure QLYQS_15
；将沉底的各隐患杂物相对于上水库出水口的位移距离记为
Figure QLYQS_16
，沉底的各隐患杂物与上水库出水口的距离记为/>
Figure QLYQS_8
，q表示第q个沉底的隐患杂物的编号，/>
Figure QLYQS_11
。
4.根据权利要求3所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述抽水蓄能电站的上水库安全系数分析方式包括：
通过读取上水库各堤坝监测区的倾斜度、泥土分布比重、稳固度，将其代入公式
Figure QLYQS_17
，得到上水库地质安全指数=/>
Figure QLYQS_18
，/>
Figure QLYQS_19
表示上水库堤坝的最佳倾斜度，/>
Figure QLYQS_20
表示上水库最佳的泥土分布比重，/>
Figure QLYQS_21
、/>
Figure QLYQS_22
分别表示堤坝监测区的倾斜度修正系数、泥土分布比重的修正系数；
通过公式
Figure QLYQS_23
计算得到上水库杂物安全指数/>
Figure QLYQS_24
，其中/>
Figure QLYQS_25
分别表示漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数、悬浮在水中的隐患杂物的安全系数、沉底的隐患杂物的安全系数，/>
Figure QLYQS_26
分别表示漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数的影响因子、悬浮在水中的隐患杂物的安全系数的影响因子、沉底的隐患杂物的安全系数的影响因子，且/>
Figure QLYQS_27
；/>
抽水蓄能电站的上水库安全系数
Figure QLYQS_28
的计算公式为/>
Figure QLYQS_29
，
Figure QLYQS_30
分别表示上水库地质安全指数的权值因子、上水库杂物安全指数的权值因子。
5.根据权利要求4所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数通过公式
Figure QLYQS_31
Figure QLYQS_32
表示第m个漂浮在水面上的隐患杂物的支安全系数，Z1表示漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数均大于零，z2表示漂浮在水面上的某隐患杂物的支安全系数小于或等于零，漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数计算公式为：
Figure QLYQS_33
，
Figure QLYQS_34
表示漂浮在水面上的隐患杂物距离上水库下水口的安全距离，/>
Figure QLYQS_35
表示漂浮在水面上的隐患杂物补偿距离；
按照与漂浮在水面上的隐患杂物的安全系数相同的分析方式得到悬浮在水中的隐患杂物的安全系数、沉底的隐患杂物的安全系数。
6.根据权利要求1所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述抽水蓄能电站的输水管路安全系数分析方式为：
从抽水蓄能电站的输水管路的外观数据中提取输水管路上闸阀的腐蚀面积
Figure QLYQS_36
以及下闸阀的腐蚀面积/>
Figure QLYQS_37
、输水管路表面的腐蚀面积，输水管路表面的腐蚀面积包括上段输水管路表面的腐蚀面积/>
Figure QLYQS_38
和下段输水管路表面的腐蚀面积/>
Figure QLYQS_39
；
抽水蓄能电站的输水管路的压力数据包括各次上水时的压力监测数据、各次储水时的压力监测数据、各次下水时的压力监测数据，从各次上水时的压力监测数据中提取上段输水管路的各次上水时的各个压力监测点的压力，并通过均值计算的方式得到上段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力
Figure QLYQS_40
，/>
Figure QLYQS_41
表示上段输水管路第f个压力监测点，
Figure QLYQS_42
，同理得到下段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力/>
Figure QLYQS_43
；
采用与上段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力、下段输水管路上水时各个压力监测点的平均压力相同的分析方式得到上段输水管路储水时各个压力监测点的压力
Figure QLYQS_44
、下段输水管路储水时各个压力监测点的平均压力/>
Figure QLYQS_45
、上段输水管路下水时各个压力监测点的压力/>
Figure QLYQS_46
、下段输水管路下水时各个压力监测点的平均压力/>
Figure QLYQS_47
；
从抽水蓄能电站的输水管路的安全数据中提取输水管路各个接头的渗漏量
Figure QLYQS_48
、上闸阀的渗漏量/>
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、下闸阀的渗漏量/>
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；
将上闸阀的腐蚀面积
Figure QLYQS_52
、下闸阀的腐蚀面积/>
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、上段输水管路表面的腐蚀面积
Figure QLYQS_59
和下段输水管路表面的腐蚀面积/>
Figure QLYQS_53
带入公式
Figure QLYQS_54
；得到抽水蓄能电站的输水管路的外观偏离度/>
Figure QLYQS_57
；/>
Figure QLYQS_60
、/>
Figure QLYQS_51
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Figure QLYQS_58
分别表示上段管道的安全腐蚀面积、下段管道的安全腐蚀面积，/>
Figure QLYQS_61
分别表示闸阀的影响因子、管路的影响因子；
通过抽水蓄能电站的输水管路的压力数据提取得到的各项参数分析得到抽水蓄能电站的输水管路的压力偏离度
Figure QLYQS_62
；
将输水管路各个接头的渗漏量
Figure QLYQS_63
、上闸阀的渗漏量/>
Figure QLYQS_68
、下闸阀的渗漏量/>
Figure QLYQS_70
带入公式/>
Figure QLYQS_65
，得到抽水蓄能电站的输水管路的安全偏离度/>
Figure QLYQS_67
，g表示第g个接头的编号，/>
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Figure QLYQS_64
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Figure QLYQS_66
表示管路接头的安全渗漏量；
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Figure QLYQS_72
得到抽水蓄能电站的输水管路安全系数/>
Figure QLYQS_73
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Figure QLYQS_74
分别表示输水管路的外观偏离度的权值因子、压力偏离度的权值因子、安全偏离度的权值因子。
7.根据权利要求5所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述抽水蓄能电站综合安全指数通过抽水蓄能电站的上水库安全系数、输水管路的安全系数分别乘以相应的比例系数进行相加计算得出，将抽水蓄能电站综合安全指数与预设的综合安全指数阈值进行比较，若抽水蓄能电站综合安全指数小于综合安全指数阈值，则表示抽水蓄能电站存在安全隐患，进而判断抽水蓄能电站的隐患位置。
8.根据权利要求7所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述抽水蓄能电站的隐患位置判断方式为：
通过将上水库地质安全指数与相应的阈值进行比对，若上水库地质安全指数大于相应的阈值则判断上水库的地质情况符合要求，反之则将上水库的地质方面记为分隐患位置；
通过将上水库杂物安全指数与相应的阈值进行比对，若上水库杂物安全指数大于相应的阈值则判断上水库的杂物情况符合要求，反之则将上水库的杂物方面记为分隐患位置；
通过将输水管路的安全系数与相应的阈值进行比对，若输水管路的安全系数大于相应的阈值则判断输水管路符合要求，反之则将输水管路方面记为分隐患位置；
通过将分隐患位置汇总，得到抽水蓄能电站的隐患位置。
9.根据权利要求8所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述运行监测管理系统还包括抽水蓄能电站输出模块，用于根据对抽水蓄能电站的上水库与管路的运行情况进行显示，并通过抽水蓄能电站输出模块对相应的分隐患位置进行颜色标注。
10.根据权利要求9所述一种抽水蓄能电站运行监测管理系统，其特征在于，所述上水库的杂方面标记的分隐患位置标注方式为：通过读取漂浮在水面上的各隐患杂物的支安全系数、悬浮在水中的各隐患杂物的支安全系数、沉底的各隐患杂物的支安全系数，筛选其中数值等于零对应的漂浮在水面上的各隐患杂物、悬浮在水中的各隐患杂物、沉底的各隐患杂物记为各需要清理的隐患杂物，并将各需要清理的隐患杂物进行位置定位，通过抽水蓄能电站输出模块将各需要清理的隐患杂物在上水库的图像中进行展示。
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