RU2629456C2 - Automatic regulation of water level of hepp water reservoir - Google Patents
Automatic regulation of water level of hepp water reservoir Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629456C2 RU2629456C2 RU2014143616A RU2014143616A RU2629456C2 RU 2629456 C2 RU2629456 C2 RU 2629456C2 RU 2014143616 A RU2014143616 A RU 2014143616A RU 2014143616 A RU2014143616 A RU 2014143616A RU 2629456 C2 RU2629456 C2 RU 2629456C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water level
- reservoir
- water
- computing device
- hepp
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Barrages (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к системам автоматического регулирования и предназначено для автоматизации технологических процессов регулирования уровня воды в водохранилище ГЭС посредством управления приводом затвора водосброса.The present invention relates to automatic control systems and is intended to automate technological processes for regulating the water level in a hydroelectric power station reservoir by controlling a spillway gate actuator.
Согласно установленным правилам эксплуатации гидротехнических сооружений нельзя допускать превышения уровня воды в водохранилище ГЭС выше так называемого форсированного подпорного уровня (ФГГУ) во избежание перелива воды через плотину, а также нельзя допускать снижения уровня воды ниже уровня мертвого объема (УМО), т.к. в этом случае невозможна нормальная работа ГЭС. Уровень воды в водохранилище должен поддерживаться на оптимальной наивысшей отметке водной поверхности водохранилища, называемой нормальным подпорным уровнем (НПУ).According to the established rules for the operation of hydraulic structures, the water level in the hydroelectric power station reservoir must not be exceeded above the so-called forced retaining level (FGGU) in order to avoid overflow of water through the dam, and it is also not allowed to lower the water level below the dead volume (UMO), because In this case, the normal operation of the hydroelectric power station is impossible. The water level in the reservoir should be maintained at the optimum highest elevation of the reservoir’s water surface, called the normal retaining level (NPU).
Известны системы регулирования уровня воды в водохранилище (см., например, патент на изобретение №2278922). Функциональные возможности таких систем ограничены - они позволяют лишь в автоматическом режиме препятствовать подъему уровня воды в верхнем бьефе выше установленной отметки за счет специальной конструкции затвора. Невозможность обеспечения плавного регулирования и оперативного изменения уставки уровня воды в водохранилище, при которой происходит срабатывание затвора, обусловливает невысокую точность регулирования.Known systems for regulating the water level in the reservoir (see, for example, patent for invention No. 2278922). The functionality of such systems is limited - they only allow in automatic mode to prevent the rise of the water level in the upper pool above the set mark due to the special design of the shutter. The inability to provide smooth regulation and operational changes in the water level in the reservoir, at which the shutter is triggered, determines the low accuracy of regulation.
Прототипом заявляемого технического решения выбрана система автоматического регулирования уровня воды в водохранилище, в частности в водохранилище ГЭС, содержащая датчики уровня воды и объект управления, подключенные к вычислительному устройству, включающему математическую модель [см. статью: Левит-Гуревич Л.К. «Рациональное управление водными ресурсами водохранилищ на примере Волжско-Камского каскада», журнал «Известия Самарского научного центра Российской академии наук», том 14, №1(9), 2012 г., с. 2343-2354, рис. 2-4. Копия прототипа прилагается]. Такая система предназначена для пропуска высоких вод и управления водохранилищем в межень.The prototype of the claimed technical solution is a system for automatically controlling the water level in a reservoir, in particular in a hydroelectric reservoir, containing water level sensors and a control object connected to a computing device that includes a mathematical model [see article: Levit-Gurevich L.K. “Rational management of water resources of reservoirs using the Volga-Kama cascade as an example”, Izvestia Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences,
Прототип представляет собой систему регулирования стока и управления водными ресурсами водохранилищ, наличие вычислительного устройства в которой позволяет определить параметры, необходимые для обеспечения процесса регулирования. С помощью такой системы достигается высокая точность регулирования уровня воды в водохранилище ГЭС за счет получения и обработки большого объема исходной информации.The prototype is a system for regulating the flow and water management of reservoirs, the presence of a computing device in which allows you to determine the parameters necessary to ensure the regulatory process. With the help of such a system, a high accuracy of regulation of the water level in the reservoir of a hydroelectric power station is achieved by obtaining and processing a large amount of initial information.
Исходными данными для работы системы служат официальные прогнозы бокового притока к водохранилищу, многолетние гидрологические данные суточного притока, годовые данные по водопотреблению и водопользованию и данные об уровне воды в водохранилище на дату расчета. При этом часть исходных данных (например, прогнозы бокового притока) обновляется 1 раз в сутки, что в значительной мере снижает оперативность принятия решений системой регулирования.The initial data for the system’s operation are official forecasts of the lateral inflow to the reservoir, long-term hydrological data of the daily inflow, annual data on water consumption and water use, and data on the water level in the reservoir as of the calculation date. At the same time, part of the initial data (for example, side inflow forecasts) is updated once a day, which significantly reduces the efficiency of decision-making by the regulatory system.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи создания системы автоматического регулирования уровня воды в водохранилище ГЭС, обладающей быстротой реакции на изменение контролируемых параметров с целью оперативного принятия решений по результатам контроля.The present invention is aimed at solving the problem of creating a system of automatic control of the water level in the reservoir of a hydroelectric power station, which has a quick reaction to changes in controlled parameters in order to quickly make decisions on the results of control.
Для получения указанного технического результата в системе автоматического регулирования уровня воды в водохранилище ГЭС, содержащей датчики уровня воды и объект управления, подключенные к вычислительному устройству, включающему математическую модель, в качестве объекта управления выбран затвор, снабженный электроприводом и датчиком положения, а математическая модель вычислительного устройства содержит алгоритм расчета среднеквадратичного значения скорости изменения уровня воды в водохранилище.To obtain the specified technical result in the system of automatic control of the water level in the hydroelectric power station reservoir, containing water level sensors and a control object connected to a computing device including a mathematical model, a shutter equipped with an electric actuator and a position sensor was selected as the control object, and a mathematical model of the computing device contains an algorithm for calculating the root mean square value of the rate of change of the water level in the reservoir.
В качестве контрольных параметров вводятся уровень воды в водохранилище, скорость изменения уровня воды в водохранилище и среднеквадратичная скорость изменения уровня воды в водохранилище, определяемая по общеизвестной математической формулеAs control parameters, the water level in the reservoir, the rate of change of the water level in the reservoir, and the rms rate of change of the water level in the reservoir, determined by the well-known mathematical formula, are introduced
, ,
где Vcp - среднеквадратичная скорость изменения уровня воды в водохранилище;where V cp is the rms rate of change of the water level in the reservoir;
- скорость (мгновенная) изменения уровня воды в водохранилище; - the rate (instantaneous) of the change in water level in the reservoir;
Δxi - изменение уровня воды в водохранилище;Δx i - change in water level in the reservoir;
Ati - промежуток времени, за который произошло изменение уровня воды Δxi-;At i - the period of time during which the change in water level Δx i -;
i - порядковый номер измерения;i is the serial number of the measurement;
n - количество измерений.n is the number of measurements.
Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, что и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение удовлетворяет условию «новизна».The applicant is not aware of any technical solutions having the same set of features as the claimed one. This allows us to conclude that the invention meets the condition of "novelty."
Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства - использование в процессе регулирования данных, полученных с датчиков уровня воды в режиме реального времени, а также возможность вычисления на их основе среднеквадратичного значения скорости изменения уровня воды в водохранилище с заданной частотой дискретизации, позволяют оперативно реагировать на изменения уровня воды в водохранилище, т.е. предлагаемая система является средством быстрого реагирования в случае нештатных ситуаций, например половодий, паводков, что обеспечивает нормальную работу ГЭС в таких ситуациях.Due to the implementation of the distinctive features of the claimed technical solution in conjunction with the features common to the prototype, the claimed object has new properties - the use in the process of regulating data obtained from water level sensors in real time, as well as the ability to calculate the root mean square value of the rate of change based on them the water level in the reservoir with a given sampling frequency, they can quickly respond to changes in the water level in the reservoir, i.e. the proposed system is a quick response tool in case of emergency situations, for example floods, floods, which ensures the normal operation of hydroelectric power stations in such situations.
Указанные новые свойства позволяют, по мнению заявителя, считать заявляемый объект удовлетворяющим условию «изобретательский уровень».These new properties allow, according to the applicant, to consider the claimed object satisfying the condition of "inventive step".
Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид системы автоматического регулирования уровня воды водохранилища ГЭС, на фиг. 2 отдельно показано вычислительное устройство указанной системы.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a system for automatically controlling the water level of a hydroelectric reservoir, FIG. 2 separately shows the computing device of the specified system.
Система автоматического регулирования уровня воды в водохранилище ГЭС содержит затвор 1 водосброса ГЭС с электроприводом 2. Затвор оснащен датчиком 3 положения. В систему включено вычислительное устройство 4 с входными преобразователями 5, 6, 7, 8 и выходными - 9, 10. При этом датчик 3 положения затвора 1 соединен с вычислительным устройством 4 входным преобразователем 5, а датчики 11 и 12 уровня воды, установленные в верхнем бьефе, связаны с вычислительным устройством 4 входными преобразователями 6 и 7. Через входной преобразователь 8 вычислительное устройство 4 подключено к коммутационному устройству 13, обеспечивающему беспроводную связь с датчиками 14 и 15 уровня воды, которые установлены на гидрометеорологических постах, находящихся выше по течению реки, перед водохранилищем. Через выходные преобразователи 9, 10 вычислительное устройство 4 связано с электроприводом 2 для управления положением затвора 1. К вычислительному устройству 4 подключен интерфейс 16 верхнего уровня с обратной связью.The system for automatic regulation of the water level in the reservoir of a hydroelectric power station contains a
Предлагаемая система работает следующим образом. В процессе функционирования системы производится наблюдение за уровнем воды в верхнем бьефе водохранилища ГЭС и на гидрометеорологических постах с помощью соответствующих датчиков 11, 12 и 14, 15. На основании полученных с указанных датчиков данных математический аппарат вычислительного устройства 14 по заложенному в нем алгоритму определяет значения мгновенной и среднеквадратичной скоростей изменения уровня воды в водохранилище. Использование последнего из указанных математических параметров (среднеквадратичной скорости изменения уровня воды в водохранилище) в процессе регулирования обеспечивает возможность работы системы на упреждение с последующим принятием решения о формировании команды на управление (открытие/закрытие) затвором 1 с определенной скоростью и выдержкой по времени, зависящих от величины среднеквадратичной скорости изменения уровня воды в водохранилище (чем больше указанный параметр, тем меньше выдержка по времени и выше скорость открытия/закрытия затвора). При этом все измерения и вычисления в системе производятся в режиме реального времени с заданной частотой дискретизации. В данном конкретном примере, для гидроэлектростанции с арочной плотиной и зданием ГЭС берегового типа, находящейся в горном районе, дискретность измерений мгновенной скорости изменения уровня воды в водохранилище составляет 1 миллисекунду, а среднеквадратичной скорости - 1 секунду. Система проверяет состояние затвора (закрытое либо открытое) и при превышении водой отметки НПУ переходит в режим повышенной готовности. После сравнения данных о среднеквадратичной скорости изменения уровня воды в водохранилище, вычисленной по показателям датчиков 11 и 12 в верхнем бьефе, с аналогичными данными, вычисленными по показателям датчиков 14 и 15 на гидрометеорологических постах, система определяет требуемую скорость открытия затвора и необходимое время задержки, достаточной для исключения случайного, либо слишком частого срабатывания системы регулирования. Затем система принимает решение об открытии затвора с определенными ранее параметрами. В ходе процесса регулирования система непрерывно производит мониторинг параметров: положения затвора, уровней воды, исправности элементов системы регулирования. Когда система фиксирует снижение уровня воды ниже НПУ, производится проверка возможности закрытия затвора, при которой система регулирования на основании сравнения данных о средней скорости изменения уровня воды, вычисленных по показаниям датчиков 11 и 12 в верхнем бьефе и 14 и 15-на гидрометеорологических постах, определяет наличие/отсутствие паводка, после чего принимается решение о дальнейших действиях, а именно:The proposed system works as follows. During the operation of the system, the water level is monitored in the upper pool of the hydroelectric power station reservoir and at hydrometeorological stations using the
- при отсутствии паводка производится закрытие затвора;- in the absence of flood, the shutter is closed;
- в зависимости от силы паводка - открытие затвора на большую величину либо активный мониторинг параметров с постоянной готовностью закрыть затвор.- depending on the strength of the flood - opening the shutter by a large amount or active monitoring of the parameters with constant readiness to close the shutter.
Взаимодействие оператора с предлагаемой системой для возможности внесения корректировок в технологический процесс регулирования, проведения диагностики оборудования и наблюдения за контролируемыми системой параметрами осуществляется через интерфейс 16 верхнего уровня.The interaction of the operator with the proposed system for the possibility of making adjustments to the technological process of regulation, diagnostics of equipment and monitoring the parameters controlled by the system is carried out through the
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает нормальную (безопасную) работу ГЭС путем высокоточного плавного регулирования уровня воды в водохранилище, достигаемого за счет быстроты реакции на изменение контролируемых параметров и оперативности принятия решений по результатам контроля.Thus, the proposed technical solution ensures the normal (safe) operation of the hydroelectric station by means of high-precision smooth regulation of the water level in the reservoir, which is achieved due to the speed of reaction to changes in the controlled parameters and the efficiency of decision-making based on the control results.
Предлагаемое техническое решение может быть реализовано с помощью широко известных конструктивных элементов, материалов и технологий, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии его условию «промышленная применимость».The proposed technical solution can be implemented using well-known structural elements, materials and technologies, which, according to the applicant, indicates compliance with his condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143616A RU2629456C2 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Automatic regulation of water level of hepp water reservoir |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143616A RU2629456C2 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Automatic regulation of water level of hepp water reservoir |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014143616A RU2014143616A (en) | 2016-05-20 |
RU2629456C2 true RU2629456C2 (en) | 2017-08-29 |
Family
ID=56011881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014143616A RU2629456C2 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Automatic regulation of water level of hepp water reservoir |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2629456C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776082C1 (en) * | 2021-07-26 | 2022-07-13 | Акционерное общество "Тяжмаш" | Automatic regulator of water level in the reservoir |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1357928A1 (en) * | 1985-11-18 | 1987-12-07 | Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС | System for regulating water level in irrigation channel water head |
US4992993A (en) * | 1990-06-18 | 1991-02-12 | Western Atlas International, Inc. | Correction for variable water-column velocity in seismic data |
US6928868B2 (en) * | 2002-04-11 | 2005-08-16 | Endress & Hauser Wetzer Gmbh & Co. Kg | Water well monitoring system |
US20080195362A1 (en) * | 2003-01-31 | 2008-08-14 | Fmsm Engineers, Inc. | River Assessment, Monitoring and Design System |
WO2013100763A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | Van Overloop Peter-Jules | Canal control system |
-
2014
- 2014-10-28 RU RU2014143616A patent/RU2629456C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1357928A1 (en) * | 1985-11-18 | 1987-12-07 | Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС | System for regulating water level in irrigation channel water head |
US4992993A (en) * | 1990-06-18 | 1991-02-12 | Western Atlas International, Inc. | Correction for variable water-column velocity in seismic data |
US6928868B2 (en) * | 2002-04-11 | 2005-08-16 | Endress & Hauser Wetzer Gmbh & Co. Kg | Water well monitoring system |
US20080195362A1 (en) * | 2003-01-31 | 2008-08-14 | Fmsm Engineers, Inc. | River Assessment, Monitoring and Design System |
WO2013100763A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | Van Overloop Peter-Jules | Canal control system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Л.К. Левит-Гуревича "Рациональное управление водными ресурсами водохранилищ на примере Волжско-Камского каскада", журнал "Известия Самарского научного центра Российской академии наук", том 14, N1(9), 2012 г. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776082C1 (en) * | 2021-07-26 | 2022-07-13 | Акционерное общество "Тяжмаш" | Automatic regulator of water level in the reservoir |
RU2820563C1 (en) * | 2023-08-07 | 2024-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for automatic control of water level in reservoir of hydroelectric power station |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014143616A (en) | 2016-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106223257B (en) | A kind of long distance open channel accident section upstream emergency response gate group control method | |
CN103744443B (en) | A kind of large-scale open channel water level automatic control method dynamically regulated based on storage capacity | |
US10831164B2 (en) | Optimized hydromodification management with active stormwater controls | |
KR102184531B1 (en) | A floodgater opening and closing apparatus for controlling a rate of opening and closing by water level fluctuation | |
CN108519783B (en) | Pre-gate control point variable target water level control system and method based on channel pool storage balance | |
CN101418787B (en) | Rainwater pump control device and rainwater pump control method | |
CN113529667B (en) | Automatic control method and system for integrated gate passing flow | |
CN108431700A (en) | Method for generating the control signal for being suitable for being sent to the actuator in water discharge network | |
CN102662039A (en) | BP neutral network-based method for predicting dissolved oxygen saturation in water body | |
RU2658719C2 (en) | Pressure increasing device | |
CN101551677A (en) | Water level automatic control method | |
CN115423346B (en) | Real-time measuring and calculating method for flood season adjustable capacity of open channel water transfer project series gate group | |
Kong et al. | Water level predictive control in multi-cascade pools with large control interval demand based on constraint methods | |
RU2629456C2 (en) | Automatic regulation of water level of hepp water reservoir | |
JP2016075039A5 (en) | ||
JP2016075039A (en) | Adjustment method for discharged water volume into river from discharge means at water storage facility | |
US10151183B2 (en) | Method and apparatus for control of a plunger lift system | |
JP7079424B2 (en) | Hydroelectric power plant operation support system | |
JPWO2018167957A1 (en) | Water amount control system and water amount control method | |
CN113550273B (en) | Gate opening control method and device and electronic equipment | |
JP2010037770A (en) | Inflow rate predicting method and dam management control system | |
JP5084549B2 (en) | Intake control system at the inflow power plant | |
JP2981006B2 (en) | Intake water level control method | |
CN205895567U (en) | Energy -saving hot rolling whirl pond elevator pump system of variable frequency speed governing(VFSG) | |
Clemmens | Canal automation |