CN116295729A - 地下厂房集水井来水量主动计算方法 - Google Patents

Abstract

一种地下厂房集水井来水量主动计算方法，步骤为：通过布置于集水井的液位计采集集水井水位时标；计算水位与低水位定值差值，当低水位差值大于等于设定的水位差值参数时，低水位判据满足；低水位判据和时标差值缓存两者同时满足，并超过设定的时间定值后，开始流程周期计算；采集所有排水泵运行状态，计算排水泵集合态参数；当排水泵集合态参数等于1时，泵启动态满足；当排水泵集合态参数等于0时，泵停止态满足；计算流程周期与设置周期差值，当周期差值大于等于设定的周期差值，周期判据满足，通过水位与水位区间进行比较，获取水位区间判据；分多个水位区间进行等效来水量的计算。本发明实现对地下厂房渗漏、机组检修集水井来水量的实时计算。

Description

地下厂房集水井来水量主动计算方法

技术领域

本发明属于水电站集水井水量计量技术领域，特别涉及一种地下厂房集水井来水量主动计算方法。

背景技术

水电机组的检修排水集水井和地下洞室厂房诸多的渗漏集水井的来水量反映了厂房渗漏水的量级及趋势，是防止水淹厂房的一个重要监测指标。但目前的集水井来水量由于集水井形状、排水泵扬程、排水泵启停逻辑等因素导致无法直接测算来水量，而是采用历史数据进行长周期的趋势预估计算。这种计算方式获得的结果会因水库上下游水位变动、发电机组检修排水、突发性大量渗水等多重因素导致计算精度出现大范围波动，从而无法确定计算值可靠性；另一方面长周期趋势预估实际是进行的等效平均计算，造成无法准确表示各时间段的来水量，也就无法准确定位来水异常的具体时间段；再者使用的是历史数据进行的离线计算，计算出的结果时效性能低下，不能及时监控与应急处理。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的地下厂房集水井来水量主动计算方法，能实现对地下厂房渗漏、机组检修集水井来水量的实时计算。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种地下厂房集水井来水量主动计算方法，一种地下厂房集水井来水量主动计算方法，包括以下步骤：

步骤一：将水位差值缓存Δh_n及时标差值缓存Δt_n赋值为零；

步骤二：通过布置于集水井的液位计以固定频率f采集集水井水位h_n、时标t_n；

步骤三：计算水位与低水位定值H_l差值，当低水位差值大于等于设定的水位差值ΔH_l参数时，低水位判据满足；低水位判据表达式为：

|h_n-H_l|≥ΔH_l

步骤四：低水位判据和时标差值缓存两者同时满足，并超过设定的时间定值t后，开始流程周期T_n计算；周期T_n计算公式为：

T_n＝Δt_n·f

上式中时标差值缓存Δt_n计算公式为：

Δt_n＝|t_n+1-t_n|

步骤五：采集所有排水泵运行状态，计算排水泵集合态参数P；当排水泵集合态参数P等于1时，泵启动态满足；当排水泵集合态参数P等于0时，泵停止态满足；判别表达式为：

上式中p_i为单台排水泵状态参数，如果排水泵运行p_i＝1，如果排水泵停运p_i＝0；

步骤六：计算流程周期T与设置周期T_set差值，当周期差值大于等于设定的周期差值ΔT_set时，周期判据满足，其判据公式为：

|T-T_set|≥ΔT_set

步骤七：通过水位与水位区间进行比较，获取水位区间判据；其中h_m为拐点水位值，h_h为高点水位值；

步骤八：分多个水位区间进行等效来水量的计算；

步骤九：计算等效来水量Q_n(n＝1，2，3，4……)与设定值Q_set进行差值比较，当差值小于等于门槛值ΔQ_set，来水量计算值有效判据满足；

步骤十：计算重置，将水位差值缓存Δh_n及时标差值缓存Δt_n赋值为零；

步骤十一：来水量计算值有效判据满足时，计算单位时间等效来水量Q。

优选地，步骤八的分解步骤如下：

步骤8.1，第一水位区间、周期判据、排水泵停止态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₁；计算公式为：

步骤8.2，第二水位区间、周期判据、排水泵停止态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₂；计算公式为：

上式中水位差值缓存Δh_n计算公式为：

Δh_n＝|h_n+1-h_n|

其中S₁为第一水位区间集水井等效底面积，S₂为第二水位区间集水井等效底面积；

步骤8.3，第三水位区间、周期判据、排水泵启动态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₃；计算公式为：

Q₃＝Q_p·T_n·S₃

步骤8.4，第四水位区间、周期判据、排水泵启动态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₄；计算公式为：

Q₄＝Q_p·T_n·S₄

上式中S₃为第三水位区间集水井等效底面积，S₄为第四水位区间集水井等效底面积，Q_p为排水泵等效排水流量，其计算公式为：

Q_p＝q·i

其中q为单台排水泵排水流量，i为启动的排水泵数量。

优选地，步骤九中，计算等效来水量Q_n中的n取值为“1、2、3、4”，,来水量计算值有效判据公式为：|Q_n-Q_set|≤ΔQ_set。

优选地，步骤十一：等效来水量Q计算公式为：

所述的一种地下厂房集水井来水量主动计算方法的计算系统，包括数据采集模块，数据采集模块依次与数据库模块、数据缓存模块和数据处理模块进行电连接；

所述数据采集模块，用于采集集水井水位信号，并发送至数据库模块；

所述数据库模块，用于存储集水井水位测点原始数据，以及存储经数据处理模块处理而得的各个状态量数据等数据结果；

所述数据缓存模块，用于存储由数据处理模块处理而得的集水井来水量实时数据。

所述数据处理模块，为系统后台算法程序。

本专利可达到以下有益效果：

(1)该算法具有自适应精度、实时计算、全周期计算的特点。

(2)算法适用于集水井来水因素复杂、对来水量监测具有一定时效要求的生产场合，算法计算结果能实时表征集水井来水情况，能较准确定位异常来水情况下的时间点、持续时间、水量。

(3)算法具有良好的鲁棒性，能根据取值情况自适应计算精度，实现避免测量误差或取值周期造成的计算干扰。

(4)算法输出结果配套易用的可视化报表界面，能直观展现各集水井来水量变化情况。项目算法较传统计算方法时效性、准确度均有提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明低水位判据逻流程周期启动计算逻辑图；

图2为本发明水位区间判据逻辑图；

图3为本发明第一水位区间等效来水量计算逻辑图；

图4为本发明第二水位区间等效来水量计算逻辑图；

图5为本发明第三水位区间等效来水量计算逻辑图；

图6为本发明第四水位区间等效来水量计算逻辑图；

图7为本发明一种地下厂房集水井来水量主动计算系统结构图；

图8为本发明一种地下厂房集水井来水量主动计算系统计算信息集成装置实例图；

图9为本发明集水井来水量算法实例图。

图中：数据采集模块1、数据库模块2、数据处理模块3、数据缓存模块4、水位传感器5、集水井6、RIO柜7、数据库服务器8、程序终端9。

具体实施方式

优选的方案如图1至图9所示，一种地下厂房集水井来水量主动计算方法，步骤为：

步骤一：初始化，将水位差值缓存Δh_n及时标差值缓存Δt_n赋值为零。

步骤二：通过布置于集水井的液位计以固定频率f采集集水井水位h_n、时标t_n。

步骤三：计算水位与低水位定值H_l差值，当低水位差值大于等于设定的水位差值ΔH_l参数时，低水位判据满足。

|h_n-H_l|≥ΔH_l

步骤四：如图1所示，低水位判据和时标差值缓存两者同时满足，并超过设定的时间定值t后，开始流程周期T_n计算。

T_n＝Δt_n·f

上式中时标差值缓存Δt_n计算公式为：

Δt_n＝|t_n+1-t_n|

步骤五：采集所有排水泵运行状态，计算排水泵集合态参数P。当排水泵集合态参数P等于1时，泵启动态满足；当排水泵集合态参数P等于0时，泵停止态满足。

上式中p_i为单台排水泵状态参数，如果排水泵运行p_i＝1，如果排水泵停运p_i＝0。

步骤六：计算流程周期T与设置周期T_set差值，当周期差值大于等于设定的周期差值ΔT_set时，周期判据满足。

|T-T_set|≥ΔT_set

步骤七：如图2所示，通过水位与水位区间进行比较，获取水位区间判据。其中h_m为拐点水位值，h_h为高点水位值。

步骤八：

(1)如图3所示，第一水位区间、周期判据、排水泵停止态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₁。

(2)如图4所示，第二水位区间、周期判据、排水泵停止态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₂。

上式中水位差值缓存Δh_n计算公式为：

Δh_n＝|h_n+1-h_n|

其中S₁为第一水位区间集水井等效底面积，S₂为第二水位区间集水井等效底面积。

(3)如图5所示，第三水位区间、周期判据、排水泵启动态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₃。

Q₃＝Q_p·T_n·S₃

(4)如图6所示，第四水位区间、周期判据、排水泵启动态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₄。

Q₄＝Q_p·T_n·S₄

上式中S₃为第三水位区间集水井等效底面积，S₄为第四水位区间集水井等效底面积，Q_p为排水泵等效排水流量，其计算公式为：

Q_p＝q·i

其中q为单台排水泵排水流量，i为启动的排水泵数量。

步骤九：计算等效来水量Q_n(n＝1，2，3，4)与设定值Q_set进行差值比较，当差值小于等于门槛值ΔQ_set，来水量计算值有效判据满足。

|Q_n-Q_set|≤ΔQ_set

步骤十：计算重置，将水位差值缓存Δh_n及时标差值缓存Δt_n赋值为零。

步骤十一：来水量计算值有效判据满足时，计算单位时间等效来水量Q。

所述的一种地下厂房集水井来水量主动计算方法的计算系统，如图7所示，它包括数据采集模块，数据采集模块依次与数据库模块、数据缓存模块和数据处理模块进行电连接；

所述数据采集模块，用于采集集水井水位信号，并发送至数据库模块；

所述数据库模块，用于存储集水井水位测点原始数据，以及存储经数据处理模块处理而得的各个状态量数据等数据结果；

所述数据缓存模块，用于存储由数据处理模块处理而得的集水井来水量实时数据。

所述数据处理模块，为系统后台算法程序。该模块一方面，用于采集所述数据库模块中的测点原始数据，并对其进行运算处理作为1所述计算方法输入值；另一方面，与数据库模块、数据缓存模块相连接，作为模块间的信息传输枢纽，将处理后的数据通过接口分别发送至各个模块。

如图8所示，该系统包括：水位传感器5、集水井6、RIO柜7、数据库服务器8、程序终端9。

水位传感器5，用于采集集水井水位原始数据；

集水井6，为水电站地下厂房常规布置集水井，由两个井构成；

RIO柜7，用于获取水位传感器5采集的水位原始数据并将其发送至数据库服务器；

数据库服务器8，存储集水井水位测点原始数据，以及存储经数据处理模块处理而得的各个状态量数据等数据结果；

程序终端9，为系统算法程序。对数据库服务器发送的水位数据进行处理并用于集水井来水量计算。

本方案在某电站实施后，其成果如下：

如图9所示，项目对传统算法无法实现计算的工况进行了本次项目算法运算情况分析，在2022年4月8日水轮发电机组压力钢管、蜗壳、尾水排水期间，检修集水井来水量突然增大，从算法计算结果曲线可看出算法结果正确反映出实际工况，项目算法在第一时间定位出了机组排水完毕的时间节点，机组排水完毕后的来水量较传统计算方式提前约5小时。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种地下厂房集水井来水量主动计算方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将水位差值缓存Δh_n及时标差值缓存Δt_n赋值为零；

步骤二：通过布置于集水井的液位计以固定频率f采集集水井水位h_n、时标t_n；

步骤三：计算水位与低水位定值H_l差值，当低水位差值大于等于设定的水位差值ΔH_l参数时，低水位判据满足；低水位判据表达式为：

|h_n-H_l|≥ΔH_l

步骤四：低水位判据和时标差值缓存两者同时满足，并超过设定的时间定值t后，开始流程周期T_n计算；周期T_n计算公式为：

T_n＝Δt_n·f

上式中时标差值缓存Δt_n计算公式为：

Δt_n＝|t_n+1-t_n|

步骤五：采集所有排水泵运行状态，计算排水泵集合态参数P；当排水泵集合态参数P等于1时，泵启动态满足；当排水泵集合态参数P等于0时，泵停止态满足；判别表达式为：

上式中p_i为单台排水泵状态参数，如果排水泵运行p_i＝1，如果排水泵停运p_i＝0；

步骤六：计算流程周期T与设置周期T_set差值，当周期差值大于等于设定的周期差值ΔT_set时，周期判据满足，其判据公式为：

|T-T_set|≥ΔT_set

步骤七：通过水位与水位区间进行比较，获取水位区间判据；其中h_m为拐点水位值，h_h为高点水位值；

步骤八：分多个水位区间进行等效来水量的计算；

步骤九：计算等效来水量Q_n(n＝1，2，3，4……)与设定值Q_set进行差值比较，当差值小于等于门槛值ΔQ_set，来水量计算值有效判据满足；

步骤十：计算重置，将水位差值缓存Δh_n及时标差值缓存Δt_n赋值为零；

步骤十一：来水量计算值有效判据满足时，计算单位时间等效来水量Q。

2.根据权利要求1所述的地下厂房集水井来水量主动计算方法，其特征在于：步骤八的分解步骤如下：

步骤8.1，第一水位区间、周期判据、排水泵停止态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₁；计算公式为：

步骤8.2，第二水位区间、周期判据、排水泵停止态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₂；计算公式为：

上式中水位差值缓存Δh_n计算公式为：

Δh_n＝|h_n+1h_n|

其中S₁为第一水位区间集水井等效底面积，S₂为第二水位区间集水井等效底面积；

步骤8.3，第三水位区间、周期判据、排水泵启动态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₃；计算公式为：

Q₃＝Q_p·T_n·S₃

步骤8.4，第四水位区间、周期判据、排水泵启动态参数三者同时满足，并超过设定的时间定值t后，计算n个周期T的等效来水量Q₄；计算公式为：

Q₄＝Q_p·T_n·S₄

上式中S₃为第三水位区间集水井等效底面积，S₄为第四水位区间集水井等效底面积，Q_p为排水泵等效排水流量，其计算公式为：

Q_p＝q·i

其中q为单台排水泵排水流量，i为启动的排水泵数量。

3.根据权利要求2所述的地下厂房集水井来水量主动计算方法，其特征在于：

步骤九中，计算等效来水量Q_n中的n取值为“1、2、3、4”，,来水量计算值有效判据公式为：|Q_n-Q_set|≤ΔQ_set。

4.根据权利要求3所述的地下厂房集水井来水量主动计算方法，其特征在于：

步骤十一：等效来水量Q计算公式为：

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种地下厂房集水井来水量主动计算方法的计算系统，其特征在于：包括数据采集模块，数据采集模块依次与数据库模块、数据缓存模块和数据处理模块进行电连接；

所述数据采集模块，用于采集集水井水位信号，并发送至数据库模块；

所述数据库模块，用于存储集水井水位测点原始数据，以及存储经数据处理模块处理而得的各个状态量数据等数据结果；

所述数据缓存模块，用于存储由数据处理模块处理而得的集水井来水量实时数据。

所述数据处理模块，为系统后台算法程序。

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