都娟娟

(甘肅省景泰縣景電管理局調(diào)度室，甘肅 景泰 730400)

1 總體構架分析

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

2 優(yōu)化調(diào)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(tǒng)的運行。泵站運行的調(diào)度優(yōu)化，既要考慮泵站內(nèi)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(shù)、運行的特征以及機電設備間的流量和揚程的優(yōu)化配置決定著泵站是否達到優(yōu)化運行狀態(tài)。景泰川提灌泵站的機組工作狀況屬于不可調(diào)節(jié)的，對此要通過優(yōu)化調(diào)度的形式實現(xiàn)梯級間的流量最優(yōu)平衡。由于景泰川灌區(qū)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(nèi)部機組優(yōu)化運行外，還要考慮泵站之間水流量的優(yōu)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(nèi)部優(yōu)化調(diào)度

根據(jù)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(lián)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(shù)學模型進行驗證，實現(xiàn)對機組調(diào)度的優(yōu)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(jīng)濟運行的目的。景泰川電灌泵站水泵的角度不可調(diào)，電機的轉(zhuǎn)速是固定的，因此，泵站內(nèi)部優(yōu)化調(diào)度以實現(xiàn)最小耗能為目標。通過規(guī)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(yōu)運行組合。

4 梯級泵站聯(lián)合調(diào)度

景泰川電灌梯級泵站間的運行優(yōu)化是通過計算機信息管理系統(tǒng)完成，實現(xiàn)了最優(yōu)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(tǒng)耗能最小。水位是決定梯級泵站運行參數(shù)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(yōu)化是梯級泵站運行的優(yōu)化目標。但在具體運行中，梯級泵站的調(diào)度受各種因素的影響，要根據(jù)隧洞、輸水渠道、橋涵等供水系統(tǒng)工程中建筑物的技術參數(shù)和輸水能力決定，采取系統(tǒng)科學理論建立景泰川電灌梯級泵站運行調(diào)度數(shù)學模型，采用動態(tài)規(guī)劃模型進行求解，可得出調(diào)度周期內(nèi)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(diào)度優(yōu)化模型

通過調(diào)整揚程對梯級單座泵站內(nèi)部和泵站系統(tǒng)運行級間進行優(yōu)化調(diào)度，因為揚程不僅影響單座泵站內(nèi)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(diào)度優(yōu)化就是水位的優(yōu)化。所以，以景泰川的梯級泵站調(diào)度現(xiàn)狀建立優(yōu)化調(diào)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(yōu)化梯級泵站之間調(diào)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(nèi)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(jù)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(xiàn)耗電最小、成本最低的調(diào)度優(yōu)化模型。

圖1 景泰川電灌泵站梯級調(diào)水水位示意圖

6 泵站調(diào)度優(yōu)化管理

泵站調(diào)度系統(tǒng)在科學規(guī)劃后通過對自然降水預測、現(xiàn)行水位和實時流量等因素制定供水調(diào)度優(yōu)化方案，根據(jù)制定的供水方案發(fā)布調(diào)度指令，確保精確供水。泵站調(diào)度的流程：首先泵站接受控制站的提水需求，其次泵站根據(jù)要求向控制站發(fā)送調(diào)度執(zhí)行指令，控制站執(zhí)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(diào)度模式，二期工程后期和民勤調(diào)水工程采用網(wǎng)絡調(diào)度模式，如圖2所示，大大提高了調(diào)度的精確性，優(yōu)化了調(diào)度管理。

圖2 灌溉網(wǎng)絡調(diào)度模式示意圖

7 結語

景泰川電灌梯級泵站的優(yōu)化調(diào)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(diào)度運行管理的效率，實現(xiàn)了泵站調(diào)度管理的現(xiàn)代化。景泰川電灌利用先進的信息技術，完成了泵站調(diào)度信息收集和處理的數(shù)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(diào)度和安全運行中節(jié)約了資源、減少了成本，獲得了最大的經(jīng)濟效益和社會效益。