水电厂反向推算水头方法及装置

摘要

本发明涉及一种水电厂反向推算水头方法及装置，其中，该方法包括：步骤1，获取机组导叶开度测点的实测数据；步骤2，获取机组实发功率测点的实测数据；步骤3，基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。本发明安装、维护方便，只需要机组实发功率和机组实际导叶开度两个测点，机组检修期间只需对导叶开度和功率变送器进行校验即可；采用反向推算法进行水头计算，其数据经过模型运算得到机组理论水头，可靠性高，即使出错也容易排查；维护或更换成本低；利用机组原有的重要测点，电信号传输简洁可靠。

说明书

技术领域

本发明属于水利水电技术领域，尤其涉及一种水电厂反向推算水头方法及装置。

背景技术

目前水电厂水头是指水电站上、下游水位的差值。不同的水头机组做功能力不同，有功调节特性也不同。因此需要实时监测机组水头的变化，以便控制系统及时修改调节参数。

具体测量原理为：

大部分电站采用超声波水位计进行测量，测量原理是利用超声波的反射距离来测距，传感装置向水面发射超声波，水面反射部分回波，反射波被装置探测，波的运动时间与距离成正比，通过声速及所测时间即可求得水位。

目前主要的测量方案为：

在机组上下游均安装水位计，确保所测位置平稳，无漂浮物、无旋涡、无遮挡。上下游水位差及机组水头。由于机组水头对测量环境、传感器精度、信号传输介质等要求较高，实际中不可避免存在较多漂浮物、旋涡等，因此较难测量准确，同时也无法对测量结果进行校核。

发明内容

本发明的目的是提供一种水电厂反向推算水头方法及装置，以解决上述技术问题。

本发明提供了一种水电厂反向推算水头方法，包括：

步骤1，获取机组导叶开度测点的实测数据；

步骤2，获取机组实发功率测点的实测数据；

步骤3，基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。

进一步地，所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级，所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级。

进一步地，所述步骤3包括：

建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；

建立实发功率与理论水头的函数关系；

基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。

本发明还提供了一种水电厂反向推算水头装置，包括：

机组导叶开度测量模块，用于采集机组导叶开度测点的实测数据；所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级；

机组实发功率测量模块，用于采集机组实发功率测点的实测数据；所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级；

数据处理模块，用于基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。

进一步地，所述数据处理模块具体用于：

建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；

建立实发功率与理论水头的函数关系；

基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。

借由上述方案，通过水电厂反向推算水头方法及装置，具有如下技术效果：

1)安装、维护方便，只需要机组实发功率和机组实际导叶开度两个测点，机组检修期间只需对导叶开度和功率变送器进行校验即可。

2)采用反向推算法进行水头计算，其数据经过模型运算得到机组理论水头，可靠性高，即使出错也容易排查。

3)维护或更换成本低。

4)利用机组原有的重要测点，电信号传输简洁可靠。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1是本发明水电厂反向推算水头方法的流程图；

图2是本发明水电厂反向推算水头方法的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种水电厂反向推算水头方法，包括：

步骤S1，获取机组导叶开度测点的实测数据；

步骤S2，获取机组实发功率测点的实测数据；

步骤S3，基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。

在本实施例中，机组导叶开度测点测量精度优于0.25级，所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级。

在本实施例中，步骤S3包括：

建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；

建立实发功率与理论水头的函数关系；

基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。

参图2所示，本实施例还提供了一种水电厂反向推算水头装置，包括：

机组导叶开度测量模块10，用于采集机组导叶开度测点的实测数据；所述机组导叶开度测点测量精度优于0.25级；

机组实发功率测量模块20，用于采集机组实发功率测点的实测数据；所述机组实发功率测点测量精度优于0.25级；

数据处理模块30(一般做在现场监控系统或PLC里面)，用于基于获取的实测数据，根据机组水头、导叶开度、实发功率的对应关系，计算得到实时理论水头。

在本实施例中，数据处理模块30具体用于：

建立机组稳定运行时不同额定水头下导叶开度与功率函数关系；

建立实发功率与理论水头的函数关系；

基于建立的导叶开度与功率函数关系、实发功率与理论水头的函数关系计算得到理论水头。

该水电厂反向推算水头方法及装置，具有如下技术效果：

1)安装、维护方便，只需要机组实发功率和机组实际导叶开度两个测点，机组检修期间只需对导叶开度和功率变送器进行校验即可。

2)采用反向推算法进行水头计算，其数据经过模型运算得到机组理论水头，可靠性高，即使出错也容易排查。

3)维护或更换成本低。

4)利用机组原有的重要测点，电信号传输简洁可靠。

下面对本发明作进一步详细说明。

机组导叶开度和机组功率均属于重要测点，每台机组都设有该测点且精度足够，所有实测数据传送给数据处理模块，经过计算后得到实时理论水头。工作流程及原理如下：

机组水头、导叶开度、实发功率三者存在固定的逻辑关系，即：确定的机组水头、确定的导叶开度，对应确定的实发功率。在60％额定水头下，将机组导叶从0％开至100％，记录该水头下导叶开度与实发功率的数值；在80％、100％、120％额定水头下，重复上述试验。通过拟合曲线可以得出，在60％至120％额定水头下，三个变量(实际水头、导叶开度、实发功率)只要确定导叶开度和实发功率，可以推算出实际水头数值。具体原理如下：

第一步，机组稳定运行，分别在60％、80％、100％、120％额定水头下记录机组导叶开度与功率的数据，完成函数P

表1 60％水头下导叶开度与功率关系P

表2 80％水头下导叶开度与功率关系P

表3 100％水头下导叶开度与功率关系P

表4 120％水头下导叶开度与功率关系P

第二步，建立实发功率与理论水头的函数关系F(P)，如下表所示。

表5实发功率与理论水头关系F(P)

第三步，如现在实测机组功率为100％，导叶开度为75％，根据计算，理论水头为：90％额定水头。

监控系统或PLC接线至就地导叶开度和功率变送器上，电气信号流向为正极流向负极。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。