一种径流式水电站前池水位调平方法及系统
阅读说明：本技术 一种径流式水电站前池水位调平方法及系统 (Method and system for leveling front pool water level of radial flow type hydropower station ) 是由 马跃先 邓旭 王朋 郭峰 郭洋洋 刘纪轩 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种径流式水电站前池水位调平方法及系统,可以根据前池水位变化,进行水位控制点的触发,在触发水位控制点后,可以根据水电站的工程布置情况,计算其水量变化,继而根据机组运行现状和机组的运行效率,计算不同水量对应的机组效率变化情况,实现机组负荷与变化流量的最佳匹配。(The invention provides a method and a system for leveling a front pool water level of a radial-flow type hydropower station, which can trigger a water level control point according to the water level change of the front pool, calculate the water quantity change of the hydropower station according to the engineering arrangement condition of the hydropower station after triggering the water level control point, and then calculate the unit efficiency change condition corresponding to different water quantities according to the unit operation current situation and the unit operation efficiency so as to realize the optimal matching of the unit load and the change flow.)
技术领域
本发明涉及水利工程，具体涉及一种径流式水电站前池水位调平方法及系统。
背景技术
径流式水电站无法对来流进行有效调节，其往往通过压力前池进行来流的稳压，而前池水位的高低对于发电效益有明显影响，一般情况下，前池水位越高，其发电水头越大，其发电效益越明显，而对于前池水位而言，反复波动变化也会影响机组的运行稳定性，因此，需要制定相应的方法，稳定径流式水电站的前池水位，即实现前池水位的调平。
压力前池的水位变化可以反应其来流变化，但是目前压力前池的水位调平多依靠水位进行判断，上述判断不能有效实现前池水位的调平，且容易触发反复调整；而根据前池水位进行机组负荷调整时，也多采用集中某台机组分配或平均分配的方式，这种分配方式不考虑机组运行现状，不考虑机组运行效率，其具有一定的局限性，即无法实现前池水位调平也无法实现机组与水量的高效匹配。
发明内容
基于此，本发明提供一种径流式水电站前池水位调平方法，所述径流式水电站包括压力前池，所述压力前池上设置有水位监测装置，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：计算每台机组的流量-出力曲线：对每台机组单独进行分析，先确定前池水位为正常高水位，根据水轮机的机组运行特性曲线，按照流量从小到大的序列进行排序，分别根据管道布置计算不同流量下对应的机组引水损失以及不同流量下对应的尾水位，根据确定的前池水位计算其运行水头，根据该运行水头，结合流量，计算机组对应的效率，并计算该流量下对应的出力值，得到每台机组对应的流量-出力曲线；
S2：当前池水位触发水位控制点时，进行水位调整，所述水位调整具体包括如下步骤：
S21：获取触发时刻水位以及某一时间段前的前池水位，分别计算两水位差值对应的前池水位库容差值，除以该时间段，得到计算流量；若水位上涨，则该计算流量为正值，若水位下降，则该计算流量为负值；
S22：调取开机机组的流量-出力曲线，并根据当前出力，确定其当前发电流量，并对各台机组进行试算，其试算方法为：获取各台机组的当前发电流量，依次使各台机组的发电流量叠加计算流量，依次获取各台机组的假定发电流量，按照各台机组的假定发电流量，分别调取其流量-出力曲线，得到各台机组的假定出力，选出假定出力对应最大的机组作为调整机组，其出力调整至该机组的假定出力即可；
S3：当前池水位不触发水位控制点时，不进行调整。
作为优选，步骤S1中根据流量计算机组出力时，如果机组出力大于机组限制出力，取机组出力为机组限制出力。
作为优选，所述机组限制出力为额定装机。
作为优选，所述机组限制出力为额定装机乘以超发系数，超发系数为大于1的数。
作为优选，所述水位控制点可以选择为前池运行的最高水位和最低水位。
一种应用所述的径流式水电站前池水位调平方法的调平系统，其特征在于：所述调平系统包括水位监测模块和调平模块，所述水位监测模块用于监测前池水位，所述调平模块用于在监测到的前池水位触发水位控制点时，控制机组进行负荷调整。
本发明的原理在于：
利用监测的前池水位作为反应量，根据前池水位的变化，在触发水位控制点时，进行水位调整，进行水位调整的方法为进行机组负荷的调整，通过改变机组用水量的多少，继而实现前池水位的调平；在进行机组负荷调整时，考虑机组的运行效率和流量的关系，合理确定机组负荷调整值，继而实现机组负荷与流量的最佳匹配。
本发明的优点在于：
本发明提出了一种径流式水电站前池水位调平方法及系统，可以根据前池水位变化，进行水位控制点的触发，在触发水位控制点后，可以根据水电站的工程布置情况，计算其水量变化，继而根据机组运行现状和机组的运行效率，计算不同水量对应的机组效率变化情况，实现机组负荷与变化流量的最佳匹配。
具体实施方式
：以下结合具体实施方式对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。
本发明提供一种径流式水电站前池水位调平方法，所述径流式水电站包括压力前池，所述压力前池上设置有水位监测装置，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：计算每台机组的流量-出力曲线：对每台机组单独进行分析，先确定前池水位为正常高水位，根据水轮机的机组运行特性曲线，按照流量从小到大的序列进行排序，分别根据管道布置计算不同流量下对应的机组引水损失以及不同流量下对应的尾水位，根据确定的前池水位计算其运行水头，根据该运行水头，结合流量，计算机组对应的效率，并计算该流量下对应的出力值，得到每台机组对应的流量-出力曲线；
S2：当前池水位触发水位控制点时，进行水位调整，所述水位调整具体包括如下步骤：
S21：获取触发时刻水位以及某一时间段前的前池水位，分别计算两水位差值对应的前池水位库容差值，除以该时间段，得到计算流量；若水位上涨，则该计算流量为正值，若水位下降，则该计算流量为负值；
S22：调取开机机组的流量-出力曲线，并根据当前出力，确定其当前发电流量，并对各台机组进行试算，其试算方法为：获取各台机组的当前发电流量，依次使各台机组的发电流量叠加计算流量，依次获取各台机组的假定发电流量，按照各台机组的假定发电流量，分别调取其流量-出力曲线，得到各台机组的假定出力，选出假定出力对应最大的机组作为调整机组，其出力调整至该机组的假定出力即可；
S3：当前池水位不触发水位控制点时，不进行调整。
作为优选，步骤S1中根据流量计算机组出力时，如果机组出力大于机组限制出力，取机组出力为机组限制出力。
作为优选，所述机组限制出力为额定装机。
作为优选，所述机组限制出力为额定装机乘以超发系数，超发系数为大于1的数。
作为优选，所述水位控制点可以选择为前池运行的最高水位和最低水位。
一种应用所述的径流式水电站前池水位调平方法的调平系统，其特征在于：所述调平系统包括水位监测模块和调平模块，所述水位监测模块用于监测前池水位，所述调平模块用于在监测到的前池水位触发水位控制点时，控制机组进行负荷调整。
根据出力反算其引用流量时，可以根据不同流量组合计算其出力值，计算时，根据前池水位、不同流量对应的引水管道引水损失、尾水位计算其发电水头，结合机组运行效率曲线，计算其运行效率，继而得到其出力值，根据出力值查找反算得到其流量值即可。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。