[发明专利]一种调水工程泵后阀最优调控方案制定方法

权利要求书

1.一种调水工程泵后阀最优调控方案制定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，整理沿线流量、压力、水位以及水泵、泵后阀运行状态、水力机械监测数据，率定并验证得到符合调水工程实际运行的水力学仿真模型；

S2，根据加压提水调水工程瞬变过程安全的需求，建立耦合水力学仿真模型的调水工程泵后阀优化调控模型，优化调控模型生成的决策变量为水力学模型的输入，水力学模型计算的瞬变过程系统最大压力、最小压力、机组最大倒转速为优化调控模型的目标函数所需变量；

S3，利用并行算法和NSGA-Ⅱ优化算法求解耦合水力学仿真模型的调水工程泵后阀优化调控模型，确定并行域及求解步骤，寻求泵后阀优化调控方案集；

步骤S1具体包括：

S11，结合调水工程拓扑结构图，利用特征线法建立加压提水调水工程管道内部节点数学模型、管道连接边界、水泵边界、空气阀边界、泵后阀边界以及上、下游水池边界模型；

S12，分别选取两组包含工况变化的持续10分钟的步长为0.01秒的水情、水力机械监测数据，并以其中一组上、下游水池水位监测数据作为上、下游边界，沿线各监测点流量、压力作为率定管道糙率、阀门以及水泵特性的参考，另外一组作为验证，并控制验证误差在10％以内，以得到符合调水工程实际运行的水力学仿真模型；

步骤S2具体包括：

S21，根据加压提水调水工程瞬变过程安全的需求，确立瞬变过程系统最大压力最小化、最小压力最大化、机组最大倒转速最小化三个目标函数：

(1)系统最大压力最小化：

min(H_max)

(2)系统最小压力最大化：

max(H_min)

(3)机组最大倒转速最小化：

max(n_min)

式中：H_max、H_min分别为系统在瞬变过程中沿线最大压力和最小压力，n_min为泵站机组事故停电时水泵的最大倒转速，倒转速为负值；

S22，根据泵后阀的制造要求以及泵站事故停机、阀门拒动工况下0流量出现的时刻，得到泵后阀关闭规律中决策变量快关斜率、快关时间以及总关闭时间的约束条件；

S23，通过将优化调控模型生成的决策变量传递给水力学仿真模型，将水力学仿真模型计算的瞬变过程系统最大压力、最小压力、机组最大倒转速传递给优化调控模型，实现模型间的耦合；

所述泵后阀关闭规律中决策变量快关斜率、快关时间以及总关闭时间的约束条件为：

(1)泵后阀快关时长t₁应大于可操控的最短时长t_{c_min}，总关闭时长t₂应小于可实现的最长操控时长t_{c_max}：

(2)对于先快后慢关闭规律，为减少不必要的搜索，还需满足：

其中，k为快关斜率；

(3)对于系统的极值，需要满足规范的要求：

H_max≤H_{s_max}＝1.3H_{w_max}

H_min＞-7.5m

n_min＞-1.2n_r

式中，H_{w_max}为沿线稳态最大压力值，n_r为水泵额定转速。

2.根据权利要求1所述的调水工程泵后阀最优调控方案制定方法，其特征在于：步骤S3具体包括：

S31，确定求解耦合水力学仿真模型的调水工程泵后阀优化调控模型的并行域；

S32，确定基于并行和NSGA-Ⅱ优化算法的求解流程；

S33，计算得到泵后阀优化调控方案集。

3.根据权利要求2所述的调水工程泵后阀最优调控方案制定方法，其特征在于：确定基于并行和NSGA-Ⅱ优化算法的求解流程位：种群初始化、种群约束条件并行处理、种群目标函数并行计算、非支配等级排序、拥挤距离计算、选择、交叉算子、变异过程并行计算生成子代、父代子代融合、新父代的生成。