大型泵站群自主可控远程集控系统研究与设计

以自主可控、维护简便、实时性、可用性为导向,研究并设计大型泵站群集控系统。集控系统设计基于分布式架构的数据库体系,进行多机冗余管理、权限管理,采用远动通讯协议的网络通信架构,高性能实时数据与历史数据的存储与访问机制,利用平台消息总线、服务总线实现基础集控功能,同时支持图形展示、报表展示、事件及报警、泵站联合调度及可视化应用等各类业务的互通互融,为大型泵站群安全稳定运行提供有力支撑。

基于模型预测控制的泵站群联合调度研究

由于“温室效应”的不断积累,导致极端天气频发,加之人类活动的影响,造成极端恶劣天气引发的城市洪涝灾害愈发严重。泵闸是城市有效应对洪涝灾害的工程措施,因此如何科学调度城市泵闸群具有重大意义。针对福州城区防洪排涝问题,引入模型预测控制(MPC)理论,基于安全、经济层面构建了泵闸群联合防洪优化调度模型,可为福州市汛期实时排涝调度提供参考。

大型复杂跨流域调水工程电站水库泵站群多目标优化调度

考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站水库泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集。以引汉济渭大型复杂跨流域调水工程为实例,将该模型与模拟调度模型和NSGA-Ⅱ算法多目标优化调度模型的结果进行比较,结果表明,该优化调度模型的发电、调水、耗能、弃水等各项指标合理,具有相对优势。

动态规划模型在灌溉泵站群布局优化中的应用

针对具有耦合约束的多维动态规划模型提出了一种改进的递推方法,即改变相应各阶段对应状态变量的离散范围,以达到降维的目的。以灌溉泵站群总能耗最小为目标函数,以农田灌溉和河道引水能力为约束条件,对动态规划模型进行了求解,确定开机灌溉的泵站组合,并据此对灌溉泵站群及配套渠系的布局进行了调整。结果显示,采用此方法布局的泵站群,既能满足农田灌溉供水及河道最小生态流量的要求,又能使整个泵站群的耗能率最小。

排涝泵站群规模和运行对围填海区域环形河网排水影响研究

近年来,围填海区域的开发利用率明显增高。为确保该区域的安全使用,分析该区域排涝泵站群的规模与运行方式对于河网排水的影响,确保行洪排涝期间区域的安全至关重要。本文通过构建天津临港工业区行洪排涝数值计算模型,分析排涝系统的排涝能力和发生洪涝灾害的可能,给出系统所需排涝泵站规模,得到雨水泵站和排涝泵站抽排流量之间的关系及排涝泵站规模与淹没时间的关系。本文提供的分析方法与思路可为类似工程的规划设计与建设提供参考依据。

PLC在污水泵站群远程控制系统中的应用

针对某排水公司污水泵站群的工艺和控制要求,设计了基于虚拟专用网交换数据的四层集散控制系统结构,阐述了以美国A-B公司的PLC为核心的系统硬件,同时详细地介绍了整个PLC控制软件的设计思路和流程.上位监控采用了INTOUCH软件,配以现场图像监控系统,在监控中心设置了大屏幕显示系统,在各个控制柜配置触摸屏控制系统.

动态规划在小型灌溉泵站群布局优化与调整中的应用

机电泵站的改造与建设规划,必须随着灌区内用地布局的大面积调整而进行优化与调整.采用动态规划法,以泵站为阶段变量,水量为决策变量,泵站群灌溉净效益最大为目标函数,对区域灌溉泵站群进行优化,并根据优化结果提出泵站建设和改造的调整方案,对当前提高农村水利建设资金使用率和水资源利用率具有很重要的意义.通过对淮安市淮涟灌区的优化规划改造,提高了灌区工程的效益,保证了灌溉需求.

大中型集中泵站群的优化运行方式浅析

针对我国大中型集中泵站群的现状和特点,对按大组合确定站群的优化运行方式和按泵站组合确定站群的优化运行方式作进一步探讨,可供大中型集中泵站群操作和管理单位具体应用时参考。

跨流域调水泵站群的一类网络化控制系统设计

泵站群在跨流域调水过程中发挥着重要的作用,对其进行有效控制是保障调水工程顺利进行的必要条件。为了克服传统控制方法的不足,本文提出了一种泵站群网络化控制系统的系统设计模式。着重分析了泵站群网络化控制系统的结构特点和功能特点,并指出了一些网络化控制系统本身所面临的新问题。利用网络化控制系统可以有效地提高泵站群监控系统的自动化水平,加强泵站之间实时的协调,促进水资源的综合调度。

无人值守给水泵站群自动化系统研究与应用

分析了给水泵站群运行管理技术的发展现状,从可靠性、实时性等角度研究了无人值守给水泵站群的自控系统、在线健康预诊断系统、SCADA系统以及通讯系统等关键技术点。并结合工程实例给出一套具有实施性的无人值守给水泵站群自动化系统的配置方案供参考。

不受潮汐影响城镇圩区排涝泵站群常规调度方案优化

为降低不受潮汐影响城镇圩区排涝泵站群常规调度能耗,提出了排涝总能耗最小单目标选优和圩区内(外)河水位限制多目标去劣的优化方法。为圩区排涝泵站群常规调度确定若干种典型排水条件组合,对每组排水条件,以泵站为试验因素、各泵站不同的运行规则为试验水平、不同运行规则组合下的最小运行能耗为试验结果开展正交试验;对试验结果开展正交分析获得各泵站从优到劣不同运行规则组合序列。对每组运行规则序列,根据各泵站排水能力限制,应用动态规划法可获得圩区泵站群最低排涝能耗及对应的各泵站开机方案;对最低排涝能耗排序可获得圩区泵站群优化运行方案序列,进一步应用圩区内(外)河水位限制条件可获得圩区泵站群某排水条件下最优调度方案。以上海市城区某区域为实例,阐明了优化计算全过程,优化计算结果比现行调度方案的排涝能耗至少可节省6%。

平原河网地区灌溉泵站群优化布局研究

在平原河网地区,为保证河道生态用水量,需要解决河道的引水能力与二岸农田灌溉泵站提水流量不匹配的现象。为此,提出了灌溉泵站改造布局优化的动态规划模型,可在满足农田灌溉、河道最小生态流量等条件下,确定泵站群的最优开机组合,该成果可对平原河网地区的灌溉泵站布局优化调整提供理论依据。同时,对此类耦合约束带有明确可行域的动态规划模型,提出了简单、方便的递推方法。

城镇圩区排涝泵站群日常运行方案优化

为降低城镇圩区排涝泵站群日常运行能耗,提出排涝站群总能耗最小的多方案试验选优、圩外河道水位控制去劣的优化运行调度方法。将圩区泵站群分组作为试验因素、每组泵站的开机方案为试验水平,以泵站群总能耗为试验结果开展正交试验,对试验结果应用正交分析得到泵站群若干种优化运行方案序列,选择总能耗最小且满足圩外河道的水位控制要求的方案为最优运行调度方案。以上海市城区某区域为实例,应用优化方法编制了2种潮水过程、4种降水条件下的优化调度预案;在不能利用潮水自排的最不利水文工况下,应用优化调度方案与现行调度方案相比,总电功耗最大可节省12%。通过开展优化调度方案与现行方案的节能效益比较,验证了现行方案的合理性并对现行方案提出了优化建议。一方面可为城镇圩区水行政主管部门优化日常调水预案提供参考,另一方面也为丰富和完善排泵站群优化调度方法的理论研究作了有益尝试。

扬程-水位逐次逼近策略优化梯级泵站群级间河道水位

级间输水河道水位优化对降低梯级调水系统运行能耗，提高系统整体优化运行效益意义重大。该文针对各级并联泵站群初始扬程及提水负荷已定条件下的梯级调水系统优化运行数学模型，考虑级间输水河道特点，采用大系统二级分解-动态规划聚合与河网非恒定流模拟相结合的逐次逼近选优策略，开展梯级泵站群整体优化运行下的级间输水河道水位优化研究，获得满足河道防洪除涝、通航、生态等水位要求的各泵站优化运行方案。该方法既可较快确定各级泵站群给定提水扬程及提水负荷下的优化运行费用，又能较好地降低系统输水过程中输水河道水位变化对泵站既定提水扬程的影响，对进一步开展复杂边界条件下梯级输水系统优化运行研究具有一定理论价值。以南水北调东线江苏境内淮安一、二、四站～淮阴一、三站梯级输水系统为典型实例，在淮安站群初始扬程4.13 m、100%负荷，淮阴站群初始扬程2.7 m、100%负荷条件下，4次数模和2次数模相比站上（下）最大水位差最小，平均为6.51 cm，即3次并联站群优化运行下扬程匹配度最高；确定了对应的各级泵站群机组各时段优化运行叶片安放角或机组转速，获得较泵机组定角恒速运行下7.56%的运行效益；且4次数模下各河道水位变幅最小，平均水位变幅14.9 cm；对应的各河道高低水位值及其出现间隔可满足通航及生态水位要求。

基于三级递阶优化算法的泵站群协调运行控制模型研究

宁河北地下水源地天津经济技术开发区供水工程最优运行控制的核心问题,为典型的泵站群混联协调优化调度问题。根据工程本身的结构方式,本研究利用复合系统协调控制建模方法,分别建立了基于动态规划模型的调节池-潜水泵群最优运行协调控制模型、基于非线性混整规划模型的加压泵站群最优运行协调控制模型、基于复合系统三级递阶优化算法的项目泵站群最优运行的协调控制模型,在保证系统安全输水前提下,对工程系统的运行进行了动能经济优化分析。

基于单机组试验选优的并联泵站群组合优化运行算法研究

以并联泵站群日提水耗电费用最少为目标,构建包含各时段泵站运行数、站内水泵开机数、水泵叶片安放角及机组转速4个决策变量的并联泵站群变角变速组合日优化运行数学模型,提出基于二级子系统试验选优的大系统二级分解-动态规划聚合法。通过将原模型进行二次分解,获得以单机组日提水耗电费用最小为目标,各时段水泵叶片安放角及机组转速为决策变量的单机组变角变速组合日优化运行数学模型,采用大系统试验选优法求解。进而通过一系列二级子系统不同提水要求下的优化计算,获得单机组日提水量与提水费用的一一对应关系,原模型即可转化为以并联泵站群日提水费用最少为目标、各机组日提水量为决策变量的聚合模型,并采用动态规划方法求解。该方法可进一步完善组合工况调节方式下并联泵站群优化运行理论,较由站内单工况优化运行下获得的并联泵站群优化运行效益更为显著。以典型并联泵站群为计算实例,优化结果表明:各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用较定角恒速运行分别平均节约8.41%、23.07%、32.79%。

跨区域大型梯级排水泵站群联合调度方案研究

为解决滨海地区大型梯级排水泵站群工程建成后的调度运行问题,以姚江二通道(慈江)工程为例,依据工程所在流域闸泵工程运行特点及防汛管理需求,依托甬江流域洪水模拟模型,通过建立基于本工程的"河—闸—泵"匹配及转换机制,构建分级调度控制指标体系,研究制定覆盖洪水全过程的梯级排水泵站群联合调度方案。结果表明,该调度方案在应对台风过程中能发挥较好作用。研究成果可作为工程后续调度运行的重要依据,亦可为类似工程或河湖闸泵群防洪排涝系统调度研究提供参考。

多梯级泵站群调度自动化系统设计

根据甘肃省景电多梯级泵站群的特点,在总结景电工程泵站计算机监控系统建设与管理经验的基础上,探索开发多梯级泵站群调度自动化系统,目的在于提高多梯级泵站群运行调度自动化水平,为提高调度水平、提高工程经济效益、降低能源消耗提供技术支持。

对圩垸泵站群技术更新改造工程进行国民经济评价

鉴于SL72—94《水利建设项目经济评价规范》对泵站技术更新改造工程经济评价未作专门的阐述,已发表的文献虽有"改、扩建工程"项目的经济评价论文,但未见到"技改,特别是泵站技改"国民经济评价的研究论文.特以湖北省云梦县府南圩垸农田灌溉与排水两用泵站群技术更新改造工程为研究对象,运用捆扎法对其进行评价,可使这类项目更新改造评价指标更加切合实际,能达到SL72—94《水利建设项目经济评价规范》行业标准,与采用动态法计算经济内部收益率(EIRR)、经济净现值(ENPV)、效益费用比(EBCR)、投资回收期Pt等指标评价体系均很协调,操作简单方便.

浅析水利工程泵站群管理与维护

本文分析了我国泵站(群)的现状,从加强泵站群的现代化管理,提高泵站群的日常维护水平出发,对泵站群的维护与管理进行了探讨和研究,以确保泵站群能持续、健康、经济运行。