南水北调东线山东段泵站自动化系统改造实践

南水北调东线山东段工程于2013年11月通水运行,各泵站自动化系统也同期正式上线运行。本文分析了南水北调东线一期工程山东段调度控制情况及需求,梳理了南水北调东线山东段各泵站自动化系统存在的问题,从计算机监控系统、视频监控系统、中控室环境、智能运行信息化系统等几个方面,介绍了南水北调东线山东段泵站自动化系统升级改造思路、方案及组织实施,为进一步实现泵站业务数字化、管理信息化和数据共享的目标,探索调度决策智能化方面提供了有力技术支撑。     

Study on water resources dispatching and allocation in Jiangsu Section of Eastern Route Project of South-to-North Water Diversion ProjectEI北大核心CSCD

针对南水北调东线工程江苏段受水区的水资源调度与配置问题,以受水区总缺水量最小和泵站总能耗最小为目标,建立南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型。将南水北调工程调水与本地水资源进行联合配置,并以经济效益、社会效益、环境效益最大为目标,构建南水北调东线工程江苏段水资源配置模型。采用基本方案和节水方案进行了模型模拟,结果表明,在降水保证率分别为50%、75%和95% 3种情况下,受水区节水方案缺水率比基本方案分别下降了2.91%、3.61%和3.83%;受水区节水方案下各工程基本完成了受水区的供水任务,且优先利用了泵站单位能耗较小的运西线进行调水,说明优化调度配置方式在保障受水区用水的基础上,能够以更为经济节能的方式运行。     

基于抽水装置特性曲线校正的泵站优化模型

受运行时长、安装位置等多种因素影响，水泵装置理论特性曲线难以准确描述实际抽水装置的运行特性，导 致通过以其为基础所构建的泵站优化模型计算得到的运行方案偏离实际。基于水泵理论曲线提出数据和机理双 重驱动的参数辨识方法校正水泵装置特性曲线，通过对实测数据进行多项式拟合校正装置效率曲线，以实测数据 诱导转速理论曲线整体平移可实现装置转速曲线的校正。以南水北调东线工程的泗洪泵站为例，构建考虑机组 差异特性的泵站优化模型。结果表明：经过校正，效率曲线与实测数据的符合程度从校正前的 0.60 提升至 0.99， 转速曲线与实际的平均绝对误差比校正前降低了 0.23?r/min；基于装置特性曲线校正的差异特性站内优化分配方 案更加贴近实际运行情况，相比历史运行方案平均降低 10.1% 的能耗，可实现泵站高效运行与调度目标的精细控 制。利用实际运行数据对泵组装置特性曲线进行校正可有效加强泵站优化分配方案对实际调度的指导作用。     

大型低扬程泵装置水力设计关键技术的创新与发展

我国低扬程泵站建设的水平经历了由低到高的发展过程,特别是南水北调东线一期工程的建设,促进低扬程泵站的关键技术取得了长足的进步;为进一步满足南水北调东线二期工程等重大工程大型低扬程泵站的需要,对南水北调东线一期工程低扬程泵装置水力设计的关键技术进行了较为系统的总结和提炼.结果 表明:南水北调工程水泵模型及水泵装置同台测试为保障我国低扬程泵装置水力设计质量作出了重要贡献;大型低扬程泵装置的水泵选型新方法可保证低扬程泵站设计扬程工况位于泵装置高效运行区、最高扬程工况位于稳定运行区;采用分层次优化水力设计方法可以有效完成低扬程泵装置流道优化水力设计工作;立式低扬程泵装置宜优先采用肘形进水和虹吸式出水流道;对于特低扬程泵站宜优先应用前置竖井贯流式泵装置,可满足结构稳定和水力性能优异的要求;为实现泵站工程整体最优化设计,需要采用泵装置水力设计与泵房水工设计、结构设计之间的协同优化设计方法.     

大型泵站调度运行管理系统设计研究

大型泵站作为南水北调东线第一期工程的重要组成部分,地位尤其重要。为加强调水工程的调度运行管理,合理利用水资源,充分发挥工程效益,采用先进的计算机技术、调度通信技术、安防视讯技术和智能数字技术,对大型泵站调度运行管理系统的设计目标、设计原则和设计方案进行了深入研究,提高了工程数字化水平。     

南水北调东线工程水量调度仿真研究

应用仿真技术对南水北调东线工程水量调度进行了模拟,建立了南水北调东线调水仿真模型.南水北调东线工程调水仿真模型对东线工程所经过的黄河以南5个湖泊、13级提水泵站,黄河以北的4个水库的水量调度联合运行进行了模拟计算,模型既模拟了东线工程范围内各湖泊、洼淀间的水力关系,也模拟了供水区的水资源供需关系,取得了较好的成果,可以为有关部门的决策提供背景材料和决策依据.     

南水北调东线高港泵站优化运行方案研究

由于南水北调东线工程的高港泵站受长江潮位影响,其扬程变化频繁、变化幅度大,且同时安装有变角和不变角两种不同水泵,因此对不同的日总抽水量,以泵站运行费用最少为目标,建立优化模型,在考虑分时电价影响的基础上,研究了5种不同变角和变速条件组合的泵站优化运行方案,求解确定了泵站各时段的开机台数和机组运行工况。对计算结果进行分析后表明：在这5种优化运行方案中,1—3号机组变速、4—9号机组变速-变角优化运行方案节省电费效果最为显著,其较现行的抽水流量一定、1—9号机组在设计角度运行方案节约电费13%~32%。     

南水北调东线高港泵站优化运行方案研究

由于南水北调东线工程的高港泵站受长江潮位影响,其扬程变化频繁、变化幅度大,且同时安装有变角和不变角两种不同水泵,因此对不同的日总抽水量,以泵站运行费用最少为目标,建立优化模型。在考虑分时电价影响的基础上,研究了5种不同变角和变速条件组合的泵站优化运行方案,求解确定了泵站各时段的开机台数和机组运行工况。计算结果表明:5种优化运行方案中,1—3号机组变速、4—9号机组变速-变角优化运行方案节省电费效果最为显著;较现行的抽水流量一定的1—9号机组在设计角度运行方案节约电费13%～32%。     

南水北调东线工程江都泵站运行优化研究

江都泵站是南水北调东线工程水源泵站的一部分。针对泵站扬程变化的特点,利用水泵调节叶片的功能,建立了泵站优化运行的数学模型,并用遗传算法求解。对于不同的日总泵流量和日总泵水量,为了使泵站运行成本最小,分别确定了一天中不同时段运行的泵组数量和运行负荷。结果表明,在每天抽一定水量时,调整叶片角度和时变电价的方案,与常规运行方案(按一定的抽水流量设计叶片角运行的泵站方案)相比较,电气费用节省4.73%～31.27%;在泵送流量一定的情况下,通过调整叶片角度,节省了2.03%～5.79%的电费。     

梯级泵站渠段水污染事故仿真及应急调度研究——以南水北调东线工程为例〖JZ）

以南水北调东线工程两湖段梯级泵站为研究对象，开展了突发水污染事故仿真模拟及闸、泵应急调度控制研究。利用突发水污染事故工况的梯级泵站输水一维水动力学和水质数值模型，探讨了污染物输移转化规律，预测其对水质的影响；针对污染物的传播速度、渠道水位变幅等限制条件，提出水污染事故下泵站及退水闸应急控制模式；在此基础上制定泵站和退水闸控制规则和方案，模拟分析不同控制方案下污染团扩散范围、渠道水位变幅、泄水量等参数变化情况，最终优选出最优泵站、闸门联合调度控制方案控制水污染事故，同时保证泵站及渠道的运行安全。研究成果可为东线梯级泵站工程突发水污染事故应急控制提供技术参考。     

基于知识图谱的泵站运行方案智能推荐与优化

针对泵站运行方案制定智能化水平低、运行过程中受环境变化影响难以在计划时间内完成提水量的问题,提出一种基于知识图谱的泵站运行方案智能推荐与优化方法。基于2013—2022年南水北调东线邓楼泵站历史运行数据构建知识图谱,结合数值相似度匹配方法为泵站运行推荐可靠的方案。通过分析泵站运行过程中的性能数据,确定泵站机组运行的性能曲线,结合实时监测的流量和净扬程数据对泵站运行方案动态调控。应用情况表明,推荐的所有运行方案的效率均在67.00%以上,能够满足泵站的运行要求,并且实现了泵站运行过程的动态优化。     

南水北调东线两湖段工程调度运行水量损失分析研究

南水北调东线两湖段工程是南水北调东线工程的重要组成部分,涉及两大河流及3级泵站,由于众多原因造成河段内不同工况下水力损失变化较大,水量损失严重。因此预测不同输水工况下水量和水力损失,为调度运行提供参考,对实现系统经济运行有重要意义。结合运行期实测水情、水量数据,分析研究两湖段工程各输水河段水量损失情况,为水量损失规律研究提供基础。     

叶片全调节泵站抽水装置性能计算

为获取泵站抽水装置性能数据,对南水北调东线万年闸泵站现有水泵装置模型试验数据进行拟合和换算,得到水泵装置的综合特性曲线。计入电机效率和传动效率后,得到泵站抽水装置综合特性曲线,并构造出装置扬程、流量、抽水装置效率及叶片角度之间的对应关系,获得在任意流量和扬程工况点所对应的水泵叶片角度和抽水装置效率值。最后应用插值算法生成抽水装置性能特性曲面。计算结果可作为泵站优化调度的基础数据。     

物联网技术在南水北调输水调度中的应用

南水北调东线山东干线工程具有多级泵站、分段节制及人工衬砌输水渠道等特点。通过分析该工程现有调度运行模式中存在的问题,探讨将物联网技术引入调度运行系统的可能性及必要性,初步探究物联网技术在南水北调输水渠道调度运行管理中应用的方式方法。     

南水北调东线第一期工程调度运行管理系统概述

简略介绍了南水北调东线工程总体规划情况和东线第一期工程调度运行管理系统的建设理由及主要建设项目。着重叙述了南水北调东线第一期工程调度运行管理系统的建设原则、建设目标、建设内容和系统功能。利用传感、通信、网络、计算机控制处理和数据库分析等现代先进技术建设的调度运行管理系统，将更充分地发挥南水北调东线一期工程的经济效益和社会效益。     

南水北调东线第一期工程金属结构总体设计与研究

本文根据南水北调东线一期工程的实际，结合近年来我国环境保护事业及水利水电工程中金属结构设计研究与应用的发展趋势，研究并论述了水利工程中金属结构总体设计的多种方案，特别综合论证了南水北调东线一期工程中二级坝泵站、邓楼泵站、长沟泵站、韩庄泵站、万年闸泵站等枢纽工程设计优化的重要性，提出了水利工程中的环保理念，进一步探讨了新设备、新材料在南水北调工程中的应用价值。     

基于改进多目标粒子群算法的南水北调东线江苏段工程联合优化调度研究

针对南水北调东线江苏段工程优化调度问题,构建协调系统缺水量和抽江水量两目标的联合优化调度模型,研发基于改进多目标粒子群算法的模型求解方法,建立组合赋权-TOPISIS方法进行多属性决策方法,形成基于"两线-三湖-四水源-六区间"的水资源调配空间格局,提出以大型泵站工程为核心的骨干枢纽联合调度方案。在50%、75%和95%来水条件下,经优化调度后受水区缺水量与常规调度相比分别降低了10.2×10~8m~3、16.4×10~8m~3、7.1×10~8m~3,系统抽江水量分别减少了17.4×10~8m~3、14.8×10~8m~3和12.2×10~8m~3。该方案可有效提高供水保障水平,充分发挥三大湖泊的调蓄能力,降低系统运行成本,具有显著的社会、经济等综合效益。     

基于性能曲面拟合的泵站优化调度分析

本文基于曲面拟合构造了装置效率、叶片角度与装置扬程和流量的连续函数关系，可以迅速准确地确定某一装置扬程和流量所对应的装置效率等参数。由于不需要反复插值计算，可以大大提高寻优计算的速度和精度。进而本文利用动态规划建立了泵站优化调度模型，可用于考虑时间因素、具有多种型号泵且能调角或调速运行的泵站优化调度。为了检验本方法，特对某泵站进行了优化调度。结果表明，优化后的方案比现有运行方案要节省大量电费。     

八里湾泵站机组液压顶转子装置系统改造分析

八里湾泵站是南水北调东线工程的第十三级抽水泵站,泵站机组每次启动前或停机48 h后再次启动时必须先顶起机组转子。本文分析了八里湾泵站立式机组安装顶车装置的原因及必要性,阐述了顶车装置的工作性能及原理,为机组正常运行提供安全保障。     

泗洪站投运10年运行管理思考

泗洪站是南水北调东线一期工程江苏境内第四梯级泵站，工程自2013年投入运行以来，参与调水、生态补水、抗旱运行等任务，充分发挥其工程效益。从工程实际出发，对运行管理工作进行总结，分析了工程设计的特点，从优化调度运行的角度提出相关建议。