景泰川电力提灌梯级泵站调度优化

都娟娟

(甘肃省景泰县景电管理局调度室，甘肃 景泰 730400)

1 总体构架分析

景泰川电灌工程泵站调度系统采用分层次、分管权限的结构，调度结构体系分为管理局调度中心、水管所调度分中心和泵站的监控。在管理局调度中心和水管所分中心的局域网建设上，结合公网和专用光纤2种信息管网，建立链接接总调度中心、水管所、泵站的信息网络系统。通过数据采集、传输和处理实现数据的交换、共享和传输功能，为泵站的远程遥控、现地监测、数据分析、越线报警、故障判断和优化调度提供了安全可靠的信息网络平台，提高了计算机网络系统为依托，泵站区域信息采集系统全覆盖、通信传输系统为保障，决策支持系统为核心的泵站信息自动化管理水平，为泵站水资源的优化配置和环境保护提供调度决策。

2 优化调度运行决策方案

景泰川电灌多梯级泵站和多管渠组成的饮水工程中，泵站与管道之间形成了密切的水力关系，各级泵站的提水量与管道运行的水位影响着整个供水系统的运行。泵站运行的调度优化，既要考虑泵站内部机组的配合，又要考虑泵站之间决定水力要素的组合。泵站中的机械设备、电气设备、金属结构等各类设备的技术参数、运行的特征以及机电设备间的流量和扬程的优化配置决定着泵站是否达到优化运行状态。景泰川提灌泵站的机组工作状况属于不可调节的，对此要通过优化调度的形式实现梯级间的流量最优平衡。由于景泰川灌区上下级泵站之间的流量之间相互影响，上级泵站的提水流量除了满足下一级泵站所需水流量外，还要满足两级泵站之间灌溉面积的流量。对此，泵站内部机组优化运行外，还要考虑泵站之间水流量的优化，严格控制泵站进水池的水位，它决定着控制泵站的运行扬程变化。

3 泵站内部优化调度

根据泵站流量提取的特点，确定单台机组和两台同型号机组以并联的连接方式运行。在确定扬程和流量的工作状况下，单座泵站有多台机组运行，其型号有多种不同组合，则对应的运行功率也不同，但是有一种最佳的运行组合，这种最佳的组合方案可通过测试手段和建立数学模型进行验证，实现对机组调度的优化，提高泵站运行效率，减少水资源的浪费和能源的消耗，达到经济运行的目的。景泰川电灌泵站水泵的角度不可调，电机的转速是固定的，因此，泵站内部优化调度以实现最小耗能为目标。通过规划方法求出第1阶段至第N阶段的变量，求出多台机组最小耗能组合，使机组配备和组合为最优运行组合。

4 梯级泵站联合调度

景泰川电灌梯级泵站间的运行优化是通过计算机信息管理系统完成，实现了最优的进水池与出水池水位，在进水池容积既定的情况下通过水位直接反映蓄水量，使泵站供水系统耗能最小。水位是决定梯级泵站运行参数可选择的唯一水力要素，而流量是决定同级泵站选择水力的要素。因此，水位优化是梯级泵站运行的优化目标。但在具体运行中，梯级泵站的调度受各种因素的影响，要根据隧洞、输水渠道、桥涵等供水系统工程中建筑物的技术参数和输水能力决定，采取系统科学理论建立景泰川电灌梯级泵站运行调度数学模型，采用动态规划模型进行求解，可得出调度周期内泵站机组开停的最佳时段，从而减少多次开停机而带来的耗损。

5 梯级泵站之间调度优化模型

通过调整扬程对梯级单座泵站内部和泵站系统运行级间进行优化调度，因为扬程不仅影响单座泵站内部的机组效率和耗能，而且也影响着相邻上下级间泵站运行机组的效率和能耗，因此，梯级泵站的调度优化就是水位的优化。所以，以景泰川的梯级泵站调度现状建立优化调度模型，就以提水扬程作为关系变量Hj，建立模型，通过计算机模拟运算优化梯级泵站之间调度运行方案。模拟运算首先要求关系变量Hj在这个模型中通过水位变化允许变量在变化范围内离散。实际上泵站的进水池水位和出水池水位组合决定了泵站的扬程，还根据实际水位变化幅度决定扬程的间隔大小，进一步计算出各级泵站对应扬程Hj最小功率，实现耗电最小、成本最低的调度优化模型。

图1 景泰川电灌泵站梯级调水水位示意图

6 泵站调度优化管理

泵站调度系统在科学规划后通过对自然降水预测、现行水位和实时流量等因素制定供水调度优化方案，根据制定的供水方案发布调度指令，确保精确供水。泵站调度的流程：首先泵站接受控制站的提水需求，其次泵站根据要求向控制站发送调度执行指令，控制站执行结束后将指令信息返回给泵站。景泰川电灌在一期工程和二期工程前期采用电话调度模式，二期工程后期和民勤调水工程采用网络调度模式，如图2所示，大大提高了调度的精确性，优化了调度管理。

图2 灌溉网络调度模式示意图

7 结语

景泰川电灌梯级泵站的优化调度保证了供水工程的安全运行，通过信息技术手段提高了调度运行管理的效率，实现了泵站调度管理的现代化。景泰川电灌利用先进的信息技术，完成了泵站调度信息收集和处理的数字化、集成化和智能化的改造，提升了泵站自动化水平，促进了泵站技术升级，使泵站在科学调度和安全运行中节约了资源、减少了成本，获得了最大的经济效益和社会效益。