【摘要】：基于目前水電站技術(shù)供水系統(tǒng)模型不能實現(xiàn)一體化正常運行操作過程和故障連鎖過程的現(xiàn)狀,提出了面向水電站技術(shù)供水系統(tǒng)運行全過程的實用化仿真模型。首先對控制過程和動態(tài)過程進行解耦和優(yōu)化,建立反映正常運行模式的基本設(shè)備模型。再利用故障連鎖模式與正常運行模式的邏輯相似性將故障行為融合至正常行為,實現(xiàn)正常狀態(tài)和故障狀態(tài)一體化建模。最后由設(shè)備模型搭建系統(tǒng)模型,實現(xiàn)供水系統(tǒng)全過程的仿真。該模型物理概念清晰、計算簡潔、通用性強,在多個水電站的仿真培訓系統(tǒng)中得到了運用,并推廣至整個輔機系統(tǒng)。研究成果為水電站技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供參考。
【圖文】：

?過程，為輔機系統(tǒng)全過程模型的實用化奠定基矗1技術(shù)供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)水電站技術(shù)供水系統(tǒng)包括由泵、閥門、濾水器、管道和冷卻器構(gòu)成的輔機管網(wǎng)，以及由把手、按鈕、開關(guān)、保險、信號燈、繼電器等構(gòu)成的電氣控制系統(tǒng)。圖1是技術(shù)供水系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出明顯的層次性。運行人員操作開關(guān)，操作通過閥門、泵和濾水器的控制系統(tǒng)觸發(fā)對應的控制過程;在其作用下設(shè)備的工作狀態(tài)發(fā)生改變，供水管網(wǎng)的壓力和流量隨之變化�？梢姡到y(tǒng)運行具有明顯的因果特征，動態(tài)過程逐層遞進［6］。1水電站技術(shù)供水系統(tǒng)運行結(jié)構(gòu)示意圖2是技術(shù)供水系統(tǒng)主要故障，表現(xiàn)為供水中斷、流量低、水壓高或水壓低等。系統(tǒng)長時間處于故障狀態(tài)將導致主設(shè)備溫度升高，若溫度超限將引發(fā)停機。如在溫度超限之前找到故障原因并及時處理，恢復供水壓力和流量，溫度將恢復正常。故障之間存在著連鎖，如控制系統(tǒng)、水泵、閥門和濾水器故障都會導致供水中斷，但水泵、閥門和濾水器的故障，都可能由控制系統(tǒng)故障引起。圖2技術(shù)供水系統(tǒng)的主要故障情況示意故障連鎖與運行過程具有相同的層次特征�？刂葡到y(tǒng)故障必然首先造成水泵、閥門和濾水器的異常，進而導致供水故障;而故障的后續(xù)處理也是運行操作的重要內(nèi)容。采用運行層次對系統(tǒng)進行優(yōu)化，可以一體化實現(xiàn)正常運行方式和故障運行方式下的仿真。由于無論正常的操作還是故障的連鎖反應，泵、濾水器和閥門都是控制過程和動態(tài)過程之間轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，抽象出三者的關(guān)聯(lián)，通過它們將控制系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)解耦，并分別建立模型，再將故障行為作為特殊的運行模式融合至模型，可實現(xiàn)全過程的一體化仿真。2動態(tài)過程優(yōu)化由于供水管網(wǎng)的壓力和流量受到泵轉(zhuǎn)速、閥門開度及濾水器堵塞情況的影響，濾水器的堵塞可采用可變的等效流導

i－Pj)(6)∑ni=1Qi=0(7)PD=PS+k1N2－k2F2(N+k3)(8)式中，Pi和Pj為節(jié)點i、j的壓力;Qij為節(jié)點j到節(jié)點i的支路的流量;Qi為流經(jīng)節(jié)點i的各支路流量;PD和Ps分別為技術(shù)供水泵的出口壓力和進口壓力;N為水泵的轉(zhuǎn)速;k1～k3為表征泵特性曲線的系數(shù)，通過曲線擬合得到。3控制過程抽象控制系統(tǒng)按功能分解成控制回路和監(jiān)控設(shè)備。監(jiān)控設(shè)備包括操作設(shè)備和信號設(shè)備，控制回路分解為電源回路、自動流程、控制邏輯，，各部分之間的邏輯關(guān)系如圖3所示。操作設(shè)備將操作傳遞至控制回路，對開關(guān)和保險的操作改變控制系統(tǒng)電源回路的通斷，對按鈕、把手的操作形成設(shè)備的控制邏輯或啟動監(jiān)控流程;自動控制檢測供水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點的壓力和流量，自動完成水路切換、濾水器排污等;自動流程觸發(fā)的操作最終通過控制邏輯實施;信號設(shè)備反饋系統(tǒng)的狀態(tài)。電源回路對控制回路和信號設(shè)備提供電源。圖3控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系示意3.1監(jiān)控設(shè)備抽象監(jiān)控設(shè)備直接采用變量進行描述。定義操作設(shè)備85
【作者單位】： 三峽大學梯級水電站運行與控制湖北省重點實驗室;
【基金】：虛擬水電仿真培訓服務平臺(湖北省科技支撐計劃2015BAA106) 面向設(shè)備的水電站輔助設(shè)備仿真研究(宜昌市自然科學研究與應用項目A15302a11)
【分類號】：TV73

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本文編號：2546432