面向运行全过程的水电站技术供水系统优化模型研究

发布时间：2019-10-08 20:13

【摘要】：基于目前水电站技术供水系统模型不能实现一体化正常运行操作过程和故障连锁过程的现状,提出了面向水电站技术供水系统运行全过程的实用化仿真模型。首先对控制过程和动态过程进行解耦和优化,建立反映正常运行模式的基本设备模型。再利用故障连锁模式与正常运行模式的逻辑相似性将故障行为融合至正常行为,实现正常状态和故障状态一体化建模。最后由设备模型搭建系统模型,实现供水系统全过程的仿真。该模型物理概念清晰、计算简洁、通用性强,在多个水电站的仿真培训系统中得到了运用,并推广至整个辅机系统。研究成果为水电站技术供水系统优化设计提供参考。
【图文】：

示意图,技术供水系统,主要故障,情况

?过程，为辅机系统全过程模型的实用化奠定基矗1技术供水系统的结构水电站技术供水系统包括由泵、阀门、滤水器、管道和冷却器构成的辅机管网，以及由把手、按钮、开关、保险、信号灯、继电器等构成的电气控制系统。图1是技术供水系统的运行结构，表现出明显的层次性。运行人员操作开关，操作通过阀门、泵和滤水器的控制系统触发对应的控制过程;在其作用下设备的工作状态发生改变，供水管网的压力和流量随之变化。可见，系统运行具有明显的因果特征，动态过程逐层递进［6］。1水电站技术供水系统运行结构示意图2是技术供水系统主要故障，表现为供水中断、流量低、水压高或水压低等。系统长时间处于故障状态将导致主设备温度升高，若温度超限将引发停机。如在温度超限之前找到故障原因并及时处理，恢复供水压力和流量，温度将恢复正常。故障之间存在着连锁，如控制系统、水泵、阀门和滤水器故障都会导致供水中断，但水泵、阀门和滤水器的故障，都可能由控制系统故障引起。图2技术供水系统的主要故障情况示意故障连锁与运行过程具有相同的层次特征。控制系统故障必然首先造成水泵、阀门和滤水器的异常，进而导致供水故障;而故障的后续处理也是运行操作的重要内容。采用运行层次对系统进行优化，可以一体化实现正常运行方式和故障运行方式下的仿真。由于无论正常的操作还是故障的连锁反应，泵、滤水器和阀门都是控制过程和动态过程之间转换的关键，抽象出三者的关联，通过它们将控制系统与动态系统解耦，并分别建立模型，再将故障行为作为特殊的运行模式融合至模型，可实现全过程的一体化仿真。2动态过程优化由于供水管网的压力和流量受到泵转速、阀门开度及滤水器堵塞情况的影响，滤水器的堵塞可采用可变的等效流导

通过曲线,逻辑关系,控制系统,监控设备

i－Pj)(6)∑ni=1Qi=0(7)PD=PS+k1N2－k2F2(N+k3)(8)式中，Pi和Pj为节点i、j的压力;Qij为节点j到节点i的支路的流量;Qi为流经节点i的各支路流量;PD和Ps分别为技术供水泵的出口压力和进口压力;N为水泵的转速;k1～k3为表征泵特性曲线的系数，通过曲线拟合得到。3控制过程抽象控制系统按功能分解成控制回路和监控设备。监控设备包括操作设备和信号设备，控制回路分解为电源回路、自动流程、控制逻辑，，各部分之间的逻辑关系如图3所示。操作设备将操作传递至控制回路，对开关和保险的操作改变控制系统电源回路的通断，对按钮、把手的操作形成设备的控制逻辑或启动监控流程;自动控制检测供水管网关键节点的压力和流量，自动完成水路切换、滤水器排污等;自动流程触发的操作最终通过控制逻辑实施;信号设备反馈系统的状态。电源回路对控制回路和信号设备提供电源。图3控制系统的逻辑关系示意3.1监控设备抽象监控设备直接采用变量进行描述。定义操作设备85
【作者单位】：三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室;
【基金】：虚拟水电仿真培训服务平台(湖北省科技支撑计划2015BAA106) 面向设备的水电站辅助设备仿真研究(宜昌市自然科学研究与应用项目A15302a11)
【分类号】：TV73

【相似文献】