一种水电站泄洪闸门集成控制方法与流程

本发明涉及水利系统，具体为一种水电站泄洪闸门集成控制方法。

背景技术：

1、于低水头的径流式水电站来说，电站承担着防洪和发电两方面任务，由于调节库容有限，当上游来水较大时，如何根据入库流量和发电调度曲线科学合理调节闸门开度，充分利用水资源，在保证大坝安全的同时产生最大的发电效益是对水库调度值班员的一大考验。

2、根据中国专利申请号为cn202110771004.x公开了一种水电站泄洪闸门集成控制方法及系统，该方法包括步骤：采用二插值法计算闸坝出库流量、单位时间内库容的变化；计算单位时间入库增量流量；计算出闸坝泄流出库流量；采用插值法计算出机组效率、出机组发电出库流量；确定当前实际的入库流量；计算闸门开度并将开度值发送至闸门控制模块，自动调节闸门开度。

3、上述专利通过pcc控制器实现水库调度系统与电站计算机监控系统数据的实时通讯，机组负荷、水位、闸门开度等数据通过通讯系统或传感器直接采集融合在同一个控制器，且pcc控制器自身不带wi ndows操作系统，网络安全性非常高，完全满足电力二次安防的要求，不需要单独部署防火墙这样的网络安全设备，节省了系统投资，但是上述专利在对闸门进行调控的时候，通过单方面的入库量分析来实现对闸门开度进行调控，这样的方式虽然能够实现整体调控的目的，但是水电站不仅能达到泄洪的目的，同时也能够实现发电目的，若存在不合理的闸门开度，会给整体的发电造成影响，进一步地造成泄洪过程中的水资源能量浪费的情况。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种水电站泄洪闸门集成控制方法，解决了不能根据对应的发电效率来对闸门开度进行调节，造成泄洪过程中水资源能量转化浪费的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水电站泄洪闸门集成控制方法，包括以下步骤：

3、步骤一：对水电站当前水位进行获取，并获取水位标准，同时将当前水位与水位标准进行比较生成比较信息，且比较信息包括调控信号和无需调控信号；

4、步骤二：对生成的无需调控信号进行分析，通过对时间周期内当前水位进行变化监测生成预警信号或正常监测信号；

5、步骤三：对生成的调控信号进行分析，通过将当前水位与水位标准进行差值计算得到水位差值，并根据水位差值计算闸门开度，同时生成闸门开度信息；

6、步骤四：对得到的闸门开度信息进行分析，通过对水电站对应的发电效率进行分析，判断闸门开度是否合理并生成判断结果，且判断结果包括开度合理结果和开度不合理结果；

7、步骤五：对生成的开度不合理结果进行分析，结合历史数据中的发电效率进行分析，同时结合当前水位进行闸门开度调节，并生成调节信息。

8、作为本发明的进一步方案：所述步骤一中生成比较信息的具体方式为：

9、获取当前水位，同时获取水位标准，接着将当前水位与水位标准进行比较，且此处的比较是通过对水位高度进行比较，若当前水位大于水位标准，则生成调控信号，反之若当前水位小于水位标准，则生成无需调控信号。

10、作为本发明的进一步方案：所述步骤二中对无需调控信号进行分析的具体方式为：

11、以时间t为周期，对时间周期t内的当前水位进行监测，并获取n个时间周期t对应的当前水位记作ln，且此处n＝1、2、…、m，其中m表示为时间周期的个数，接着建立时间周期n与当前水位ln的关系图；

12、根据关系图判断当前水位的变化情况，若当前水位为增大变化时，则生成增大变化信号，反之若当前水位为减小变化时，则生成正常监测信号，同时对生成的增大变化信号进行分析。

13、作为本发明的进一步方案：步骤二中对增大变化信号进行分析的具体方式为：

14、判断当前水位增大值是否存在突变情况，若不存在增大值突变情况，则生成正常监测信号，反之若存在增大值突变情况，则进一步的获取存在突变情况对应的当前水位值记作异常变化水位，同时将异常变化水位与预警值进行比较，当异常变化水位大于预警值时，则生成预警信号，反之当异常变化水位小于预警值时，则生成正常监测信号。

15、作为本发明的进一步方案：所述步骤三中生成闸门开度信息的具体方式为：

16、对当前水位进行获取记作ls，同时获取水位标准记作lz，接着获取发电最低流速记作v1，并根据公式计算对应的闸门开度e，具体的计算公式为：其中h0为上游水深，且此处的上游水深与当前水位ls表示含义相同，b为闸门净宽，ε为收缩系数，μ为流量系数，a表示过流面积，过流面积是指闸门开启后，水流通过的有效面积，同时生成对应的闸门开度信息。

17、作为本发明的进一步方案：所述步骤四中对闸门开度信息进行分析生成判断结果的具体方式为：

18、根据闸门开度信息对闸门开度进行调节，同时根据调节后的闸门开度计算当前发电效率，并将当前发电效率与标准发电效率进行比较，若当前发电效率大于标准发电效率，则生成开度合理结果，若当前发电效率小于标准发电效率，则生成开度不合理结果。

19、作为本发明的进一步方案：所述步骤五中对开度不合理结果进行分析的具体方式为：

20、获取历史数据，并获取历史数据中的发电效率记作o，且o＝1、2、…、p，且p表示发电效率对应的数量，同时获取发电效率o对应的闸门开度记作wo，接着筛选大于当前发电效率的历史数据并记作待分析记录，并对待分析记录中的水位值进行获取记作待分析水位，同时计算待分析水位与当前水位的差值，并选取水位差值最小的待分析记录为标准；

21、接着获取标准待分析记录对应的闸门开度记作标准开度，并计算标准开度与闸门开度e的差值记作开度差值，同时对开度差值进行分析判断，将计算得到的开度差值与阈值进行比较，若差值大于阈值，则生成二次调节信号，若差值小于阈值，则生成调节信息。

22、作为本发明的进一步方案：步骤五中对二次调节信号进行分析的具体方式为：

23、则依次从小到大选取水位差值进行分析，并根据选取的水位差值计算对应的开度差值，同时将开度差值与阈值进行比较，若开度差值大与阈值，则继续对水位差值进行分析，直至选取开度差值满足阈值的情况，并生成调节信息，若开度差值小于阈值，则生成调节信息。

24、本发明提供了一种水电站泄洪闸门集成控制方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

25、本发明通过根据当前水位与标准水位进行比较判断是否需要进行对应的开闸工作，针对不需要开闸的情况，则通过周期时间的水位监测来对水电站整体进行水位预警，提高整体的安全性，其次针对需要开闸的情况，通过结合多方面的因素来计算对应的闸门开度，同时根据闸门开度来计算对应的发电效率，并对发电效率进行分析判断，针对不合理的情况则进一步地根据历史数据来进行综合调节，在保证泄洪的同时能够合理地利用泄洪过程中产生的水能实现合理发电的目的，达到对资源合理利用的目的。

技术特征：

1.一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，所述步骤一中生成比较信息的具体方式为：

3.根据权利要求1所述的一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，所述步骤二中对生成的无需调控信号进行分析的具体方式为：

4.根据权利要求3所述的一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，步骤二中对增大变化信号进行分析的具体方式为：

5.根据权利要求1所述的一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，所述对生成的调控信号进行分析的具体方式为：

6.根据权利要求1所述的一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，所述步骤四中对闸门开度信息进行分析生成判断结果的具体方式为：

7.根据权利要求1所述的一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，所述步骤五中对开度不合理结果进行分析的具体方式为：

8.根据权利要求7所述的一种水电站泄洪闸门集成控制方法，其特征在于，步骤五中对二次调节信号进行分析的具体方式为：

技术总结本发明公开了一种水电站泄洪闸门集成控制方法，本发明涉及水利系统技术领域，解决了不能根据对应的发电效率来对闸门开度进行调节，造成泄洪过程中水资源能量转化浪费的技术问题，本发明通过根据当前水位与标准水位进行比较判断是否需要进行对应的开闸工作，对不需要开闸的情况，则通过周期时间的水位监测来对水电站整体进行水位预警，提高整体的安全性，针对需要开闸的情况，结合多方面的因素来计算对应的闸门开度，根据闸门开度来计算对应的发电效率，并对发电效率进行分析判断，针对不合理的情况则进一步的根据历史数据来进行综合调节，在泄洪的同时能够合理地利用泄洪过程中产生的水能实现合理发电的目的，达到对资源合理利用的目的。技术研发人员：郑吓耕,钟伟民,李斌,黎鹏,廖克林受保护的技术使用者：昭平桂海电力有限责任公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6