景泰川電力提灌梯級泵站調度優化

都娟娟

(甘肅省景泰縣景電管理局調度室，甘肅 景泰 730400)

1 總體構架分析

景泰川電灌工程泵站調度系統采用分層次、分管權限的結構，調度結構體系分為管理局調度中心、水管所調度分中心和泵站的監控。在管理局調度中心和水管所分中心的局域網建設上，結合公網和專用光纖2種信息管網，建立鏈接接總調度中心、水管所、泵站的信息網絡系統。通過數據采集、傳輸和處理實現數據的交換、共享和傳輸功能，為泵站的遠程遙控、現地監測、數據分析、越線報警、故障判斷和優化調度提供了安全可靠的信息網絡平臺，提高了計算機網絡系統為依托，泵站區域信息采集系統全覆蓋、通信傳輸系統為保障，決策支持系統為核心的泵站信息自動化管理水平，為泵站水資源的優化配置和環境保護提供調度決策。

2 優化調度運行決策方案

景泰川電灌多梯級泵站和多管渠組成的飲水工程中，泵站與管道之間形成了密切的水力關系，各級泵站的提水量與管道運行的水位影響著整個供水系統的運行。泵站運行的調度優化，既要考慮泵站內部機組的配合，又要考慮泵站之間決定水力要素的組合。泵站中的機械設備、電氣設備、金屬結構等各類設備的技術參數、運行的特征以及機電設備間的流量和揚程的優化配置決定著泵站是否達到優化運行狀態。景泰川提灌泵站的機組工作狀況屬于不可調節的，對此要通過優化調度的形式實現梯級間的流量最優平衡。由于景泰川灌區上下級泵站之間的流量之間相互影響，上級泵站的提水流量除了滿足下一級泵站所需水流量外，還要滿足兩級泵站之間灌溉面積的流量。對此，泵站內部機組優化運行外，還要考慮泵站之間水流量的優化，嚴格控制泵站進水池的水位，它決定著控制泵站的運行揚程變化。

3 泵站內部優化調度

根據泵站流量提取的特點，確定單臺機組和兩臺同型號機組以并聯的連接方式運行。在確定揚程和流量的工作狀況下，單座泵站有多臺機組運行，其型號有多種不同組合，則對應的運行功率也不同，但是有一種最佳的運行組合，這種最佳的組合方案可通過測試手段和建立數學模型進行驗證，實現對機組調度的優化，提高泵站運行效率，減少水資源的浪費和能源的消耗，達到經濟運行的目的。景泰川電灌泵站水泵的角度不可調，電機的轉速是固定的，因此，泵站內部優化調度以實現最小耗能為目標。通過規劃方法求出第1階段至第N階段的變量，求出多臺機組最小耗能組合，使機組配備和組合為最優運行組合。

4 梯級泵站聯合調度

景泰川電灌梯級泵站間的運行優化是通過計算機信息管理系統完成，實現了最優的進水池與出水池水位，在進水池容積既定的情況下通過水位直接反映蓄水量，使泵站供水系統耗能最小。水位是決定梯級泵站運行參數可選擇的唯一水力要素，而流量是決定同級泵站選擇水力的要素。因此，水位優化是梯級泵站運行的優化目標。但在具體運行中，梯級泵站的調度受各種因素的影響，要根據隧洞、輸水渠道、橋涵等供水系統工程中建筑物的技術參數和輸水能力決定，采取系統科學理論建立景泰川電灌梯級泵站運行調度數學模型，采用動態規劃模型進行求解，可得出調度周期內泵站機組開停的最佳時段，從而減少多次開停機而帶來的耗損。

5 梯級泵站之間調度優化模型

通過調整揚程對梯級單座泵站內部和泵站系統運行級間進行優化調度，因為揚程不僅影響單座泵站內部的機組效率和耗能，而且也影響著相鄰上下級間泵站運行機組的效率和能耗，因此，梯級泵站的調度優化就是水位的優化。所以，以景泰川的梯級泵站調度現狀建立優化調度模型，就以提水揚程作為關系變量Hj，建立模型，通過計算機模擬運算優化梯級泵站之間調度運行方案。模擬運算首先要求關系變量Hj在這個模型中通過水位變化允許變量在變化范圍內離散。實際上泵站的進水池水位和出水池水位組合決定了泵站的揚程，還根據實際水位變化幅度決定揚程的間隔大小，進一步計算出各級泵站對應揚程Hj最小功率，實現耗電最小、成本最低的調度優化模型。

圖1 景泰川電灌泵站梯級調水水位示意圖

6 泵站調度優化管理

泵站調度系統在科學規劃后通過對自然降水預測、現行水位和實時流量等因素制定供水調度優化方案，根據制定的供水方案發布調度指令，確保精確供水。泵站調度的流程：首先泵站接受控制站的提水需求，其次泵站根據要求向控制站發送調度執行指令，控制站執行結束后將指令信息返回給泵站。景泰川電灌在一期工程和二期工程前期采用電話調度模式，二期工程后期和民勤調水工程采用網絡調度模式，如圖2所示，大大提高了調度的精確性，優化了調度管理。

圖2 灌溉網絡調度模式示意圖

7 結語

景泰川電灌梯級泵站的優化調度保證了供水工程的安全運行，通過信息技術手段提高了調度運行管理的效率，實現了泵站調度管理的現代化。景泰川電灌利用先進的信息技術，完成了泵站調度信息收集和處理的數字化、集成化和智能化的改造，提升了泵站自動化水平，促進了泵站技術升級，使泵站在科學調度和安全運行中節約了資源、減少了成本，獲得了最大的經濟效益和社會效益。