抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化方法及装置

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及水电工程技术领域，尤其涉及一种抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化方法及装置。

背景技术

水电站过渡过程是电站运行事故多发的工况，导叶的关闭规律是控制过渡过程稳定性的重要参数。目前用于确定导叶关闭规律的方法，一般是依次选取不同的导叶关闭规律进行过渡过程的试算，所有导叶关闭规律试算之后，寻找满足设计要求的控制参数所对应的导叶关闭规律，计算量大，效率不高，难以快速准确的确定出最优的导叶关闭规律。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化方法及装置，能够快速准确的确定最优的导叶关闭规律。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化方法，包括：

确定目标优化工况；

按照不同的导叶关闭规律并行计算所述目标优化工况下的控制参数；

筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律；

以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律。

可选的，所述确定目标优化工况，包括：

选择初始导叶关闭规律；

在设置的不同工况参数条件下，按照所述初始导叶关闭规律计算甩负荷工况下的控制参数；

根据甩负荷工况下的控制参数，确定最危险的甩负荷工况为所述目标优化工况。

可选的，按照不同的导叶关闭规律计算所述目标优化工况下的控制参数为：分别按照不同的导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律和导叶三段关闭规律计算所述目标优化工况下的控制参数。

可选的，按照不同的导叶一段关闭规律计算所述目标优化工况下的控制参数，包括：

根据预设的至少一组一段时间参数，确定至少一条导叶一段关闭规律曲线；其中，所述一段时间参数包括导叶迟滞时间和总关闭时间；

按照各条导叶一段关闭规律曲线分别计算所述目标优化工况下的控制参数。

可选的，按照不同的导叶两段关闭规律计算所述目标优化工况下的控制参数，包括：

根据预设的至少一组两段开度参数和两段时间参数，确定至少一条导叶两段关闭规律曲线；其中，所述两段开度参数包括转折点的导叶相对开度，所述两段时间参数包括导叶迟滞时间、转折点时间和总关闭时间；

按照各条导叶两段关闭规律曲线分别计算所述目标优化工况下的控制参数。

可选的，按照不同的导叶三段关闭规律计算所述目标优化工况下的控制参数，包括：

根据预设的至少一组三段开度参数和三段时间参数，确定至少一条导叶三段关闭规律曲线；其中，所述三段开度参数包括第一个转折点的导叶相对开度、第二个转折点的导叶相对开度，所述三段时间参数包括导叶迟滞时间、第一段关闭规律曲线的转折点时间、第二段关闭规律曲线的转折点时间、总关闭时间；

按照各条导叶三段关闭规律曲线分别计算所述目标优化工况下的控制参数。

可选的，所述筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律，包括：

去除所述控制参数大于等于预设的控制参数阈值的导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律或导叶三段关闭规律；

将剩余的导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律或导叶三段关闭规律及各自对应的控制参数保存于预选导叶关闭规律组中。

可选的，以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律为：

分别计算筛选出的控制参数的综合极值，将所述综合极值最大的导叶关闭规律作为最优的导叶关闭规律。

可选的，所述控制参数包括蜗壳进口压力、尾水进口压力和机组转速；

所述计算筛选出的控制参数的综合极值为：根据尾水进口压力的相关系数、尾水进口压力、尾水进口压力最小限值、蜗壳进口压力的相关系数、蜗壳进口压力、蜗壳进口压力最大限值、机组转速的相关系数、机组转速和机组转速最大限值，计算所述综合极值。

本说明书实施例还提供一种抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化装置，包括：

目标确定模块，用于确定目标优化工况；

计算模块，用于按照不同的导叶关闭规律计算所述目标优化工况下的控制参数；

筛选模块，用于筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律；

选取模块，用于以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化方法及装置，通过确定目标优化工况，按照不同的导叶关闭规律并行计算目标优化工况下的控制参数，筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律，以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律。本说明书能够快速、准确的选取出最优的导叶关闭规律，对于确定设计阶段的过渡过程的相关参数，调试运维阶段的过渡过程的相关参数优化具有重要的指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一个或多个实施例的方法流程示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例的导叶一段关闭规律示意图；

图3为本说明书一个或多个实施例的确定最优的导叶一段关闭规律示意图；

图4为本说明书一个或多个实施例的导叶两段关闭规律示意图；

图5为本说明书一个或多个实施例的确定最优的导叶两段关闭规律示意图；

图6为本说明书一个或多个实施例的导叶三段关闭规律示意图；

图7为本说明书一个或多个实施例的确定最优的导叶三段关闭规律示意图；

图8为本说明书一个或多个实施例的装置结构示意图；

图9为本说明书一个或多个实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示，本说明书一个或多个实施例提供一种抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化方法，包括：

S101：确定目标优化工况；

本实施例中，基于预先建立的抽水蓄能电站过渡过程仿真模型，通过试算确定出运行过程中可能出现的最危险工况，将最危险工况确定为目标优化工况。

一些方式中，抽水蓄能电站过渡过程仿真模型可根据具体应用的场景构建。仿真模型一般包括水泵水轮机模型、管道系统模型、调压室模型和调速器模型等，利用仿真模型进行仿真时，可配置各模型的初始化参数、工况参数、导叶关闭参数、控制参数阈值等参数，各项参数配置之后，运行仿真模型，能够得到当前配置条件下的电站运行参数结果。

S102：按照不同的导叶关闭规律并行计算目标优化工况下的控制参数；

本实施例中，为保证在目标优化工况下能够获得最优的导叶关闭规律，使得在最优的导叶关闭规律下能够保证电站安全可靠运行，迭代按照不同的导叶关闭规律并行计算目标优化工况下的控制参数，即，按照不同的导叶关闭规律运行仿真模型，仿真模型运行得到每条导叶关闭规律曲线所对应的电站的控制参数，能够快速得到所有导叶关闭规律的控制参数。其中，控制参数包括蜗壳进口压力最大值、尾水进口压力最小值和机组转速最大值等参数，不同的导叶关闭规律对应不同的控制参数。

S103：筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律；

S104：以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律。

本实施例中，试算出所有的导叶关闭规律的控制参数之后，从中筛选出满足预设参数条件的控制参数，确定满足预设参数条件的导叶关闭规律，基于满足预设参数条件的导叶关闭规律及其对应的控制参数，利用多目标优化算法确定出最优的导叶关闭规律。

本实施例提供的抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化方法，包括确定目标优化工况，按照不同的导叶关闭规律并行计算目标优化工况下的控制参数，筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律，以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律。本实施例的方法可快速准确的确定出最优的导叶关闭规律，按照最优的导叶关闭规律进行过渡过程的控制，能够保证电站安全可靠运行，对于设计阶段和调试运维阶段的电站参数选取和优化具有重要的指导意义。

一些实施例中，确定目标优化工况，包括：

选择初始导叶关闭规律；

在设置的不同工况参数条件下，按照初始导叶关闭规律计算甩负荷工况下的控制参数；

根据甩负荷工况下的控制参数，确定最危险的甩负荷工况为目标优化工况。

本实施例中，将电站运行过程中可能出现的最危险工况确定为目标优化工况，通过选取目标优化工况下的最优导叶关闭规律，保证电站运行于最危险工况下依然能够保持安全可靠运行。为了确定最危险工况，首先可依经验选择一种初始导叶关闭规律，基于仿真模型，设置不同的上下游水位参数、导叶开度、运行功率、机组转速、机组流量等工况参数，在甩负荷工况下，分别按照设置的工况参数运行，按照初始导叶关闭规律进行过渡过程的模拟仿真，得到不同工况参数条件下，初始导叶关闭规律所对应的蜗壳压力最大值、尾水进口压力最小值、机组转速最大值等运行过程中出现的极值，将各极值处理得到综合极值，选取综合极值最大的工况参数条件下的甩负荷工况作为最危险工况，即目标优化工况。可选的，最危险工况可以是双机甩负荷工况或相继甩负荷工况。

一些实施例中，按照不同的导叶关闭规律计算目标优化工况下的控制参数为：分别按照不同的导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律和导叶三段关闭规律计算目标优化工况下的控制参数。

本实施例中，基于仿真模型，可配置导叶关闭参数，包括选择导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律或导叶三段关闭规律中的一种，以及选取的导叶关闭规律对应的导叶开度及时间参数。导叶关闭参数配置之后，可按照配置的导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律或者导叶三段关闭规律以及开度及时间参数，计算配置的导叶关闭规律下目标优化工况下的控制参数。

一些实施例中，按照不同的导叶一段关闭规律计算目标优化工况下的控制参数，包括：

根据预设的至少一组一段时间参数，确定至少一条导叶一段关闭规律曲线；其中，一段时间参数包括导叶迟滞时间和总关闭时间；

按照各条导叶一段关闭规律曲线分别计算目标优化工况下的控制参数。

结合图2、3所示，本实施例中，对于导叶一段关闭规律，建立导叶一段关闭规律模型为：

Y＝y

Y＝y

其中，Y为导叶的相对开度，t为运行时刻，y

设置至少一组导叶迟滞时间t

一些实施例中，按照不同的导叶两段关闭规律计算目标优化工况下的控制参数，包括：

根据预设的至少一组两段开度参数和两段时间参数，确定至少一条导叶两段关闭规律曲线；其中，两段开度参数包括转折点的导叶相对开度，两段时间参数包括导叶迟滞时间、转折点时间和总关闭时间；

按照各条导叶两段关闭规律曲线分别计算目标优化工况下的控制参数。

结合图4、5所示，本实施例中，对于导叶两段关闭规律，建立导叶两段关闭规律模型为：

Y＝y

Y＝y

Y＝y

其中，Y为导叶的相对开度，y

设置至少一组两段开度参数(转折点的导叶相对开度y

一些实施例中，按照不同的导叶三段关闭规律计算目标优化工况下的控制参数，包括：

根据预设的至少一组三段开度参数和三段时间参数，确定至少一条导叶三段关闭规律曲线；其中，三段开度参数包括第一个转折点的导叶相对开度、第二个转折点的导叶相对开度，三段时间参数包括导叶迟滞时间、第一段关闭规律曲线的转折点时间、第二段关闭规律曲线的转折点时间、总关闭时间；

按照各条导叶三段关闭规律曲线分别计算目标优化工况下的控制参数。

结合图6、7所示，本实施例中，对于导叶三段关闭规律，建立导叶三段关闭规律模型为：

Y＝y

Y＝y

Y＝y

Y＝y

其中，Y为导叶的相对开度，y

设置至少一组三段开度参数(第一个转折点的导叶相对开度y

一些实施例中，筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律，包括：

去除控制参数大于等于预设的控制参数阈值的导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律或导叶三段关闭规律；

将剩余的导叶一段关闭规律、导叶两段关闭规律或导叶三段关闭规律及各自对应的控制参数保存于预选导叶关闭规律组中。

本实施例中，对于导叶一段关闭规律，生成多条导叶一段关闭规律曲线，并仿真得到各导叶一段关闭规律曲线所对应的控制参数之后，将各导叶一段关闭规律曲线的控制参数与设置的控制参数阈值进行比较，将小于控制参数阈值的导叶一段关闭规律曲线及对应的控制参数添加于预选导叶关闭规律组中。同理，对于导叶两段关闭规律，将小于控制参数阈值的导叶两段关闭规律曲线及对应的控制参数添加于预选导叶关闭规律组中；对于导叶三段关闭规律，将小于控制参数阈值的导叶三段关闭规律曲线及对应的控制参数添加于预选导叶关闭规律组中。

一些实施例中，以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律为：

按照多目标优化算法，从预选导叶关闭规律组中确定出至少一条最优的导叶关闭规律曲线。

本实施例中，基于处理得到的预选导叶关闭规律组，利用多目标优化算法，以多个控制参数(蜗壳进口压力、尾水进口压力和机组转速)为多个优化目标进行计算，得到对应于最优的控制参数的导叶关闭规律曲线，作为最优的导叶关闭规律曲线，按照最优的导叶关闭规律曲线进行过渡过程控制，能够保证电站安全稳定运行。

一些方式中，对于预选导叶关闭规律组中的每个导叶关闭规律曲线，采用多目标优化算法计算每个导叶关闭规律曲线的控制参数的综合极值，计算公式为：

y＝αPdt/[Pdt]+βPsc/[Psc]+γNt/[Nt] (10)

其中，α为尾水进口压力的相关系数，Pdt为尾水进口压力，[Pdt]为尾水进口压力最小限值，β为蜗壳进口压力的相关系数，Psc为蜗壳进口压力，[Psc]为蜗壳进口压力最大限值，γ为机组转速的相关系数，Nt为机组转速，[Nt]为机组转速最大限值。

计算得出预选导叶关闭规律组中每条关闭规律曲线所对应的综合极值后，选取出综合极值最大的导叶关闭规律曲线作为最优的导叶关闭规律曲线。

需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

如图8所示，本说明书还提供一种抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化装置，包括：

目标确定模块，用于确定目标优化工况；

计算模块，用于按照不同的导叶关闭规律计算所述目标优化工况下的控制参数；

筛选模块，用于筛选满足预设参数条件的控制参数及所对应的导叶关闭规律；

选取模块，用于以多目标优化算法从筛选出的控制参数及所对应的导叶关闭规律中确定出最优的导叶关闭规律。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

图9示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

上述实施例的电子设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。