[發明專利]一種在串聯渠池中進、出口流量不平衡情況下的渠池調控方法

有效

• 申請號: 201811149281.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109189110B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 孔令仲;雷曉輝;權錦;楊明祥;廖衛紅;王浩;楊遷;田雨;甘治國;蔡思宇;秦韜;唐鳴
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06;G05D9/12
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

本發明公開了一種在串聯渠池中進、出口流量不平衡情況下的渠池調控方法，通過每個渠池的目標水位區間，確定用于計算的每個渠池的目標水位，以及各個渠池的水位偏差權重；計算實時水位與目標水位的差值得到實時的水位偏差；利用各個渠池的水位偏差權重以及實時的水位偏差，制定調控判斷參數；將調控判斷參數作為PI控制算法的輸入值，計算除了最上游和最下游節制閘以外的其他節制閘的流量變化值。本發明提供一種在串聯渠池中進、出口流量不匹配，且最上游進口流量暫時無法進行調整的情況下，利用渠池的自身蓄量來滿足供水需求，來進行渠池節制閘調控的方法，可降低渠池的最大水位變幅，滿足工程安全和供水穩定。

技術領域

本發明屬于渠池自動化控制領域，特別是在串聯渠池中進、出口流量不匹配，且最上游進口流量暫時無法進行調整的情況下，利用渠池的自身蓄量來滿足供水需求，使得全線各個渠池的水位的變化趨勢接近，從而充分利用渠池的蓄量來滿足出口流量需求的方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展,人們對水資源的需求量越來越大，修建大型長距離輸水工程成為調節水資源時空分布不均，解決水資源供需矛盾的最有效、最直接的手段。目前修建的大型明渠輸水工程多為以保證供水為目的的明渠輸水工程。即輸水的主要目的為滿足下游各個分水口的用水戶的用水需求。為了滿足分水口流量的變化，需要從上至少提高上游每個節制閘的輸水量，達到供需平衡的狀態。而在供需平衡狀態，渠池內的水位也是基本穩定的。因此，主要是通過水位的穩定與否來判斷渠道輸水情況是否為正常。目前，大多數輸水渠道對水位的觀測點位于每個節制閘的閘前。即可通過水位控制來進行流量調控，達到供需平衡狀態。

目前，為控制渠池水位的穩定，主要是通過一種PI控制算法來根據節制閘閘前水位的水位差來計算上游的節制閘的流量調節量。假設下游節制閘的閘前目標水位為SP_j，實時的水位為y_j，則水位差為：

e_j＝y_j-SP_j (Ⅰ)；

根據PI控制算法，上游節制閘的流量變化值可通過以下公式計算：

而每一步比上一步的流量變化值可通過公式(Ⅱ)的增量形式得到，即為

從公式(Ⅲ)中可以看出，流量變化值是通過水位差的相比于上一步的增量和實時水位水位差計算的。這樣，當下游節制閘閘前水位穩定在目標水位時，渠池的上游流量不再變化。即PI控制算法的主要目標是消除由于分水量變化帶來的節制閘的閘前水位差，滿足水位穩定，最終達到渠池平衡。

對于多渠池而言，其調控方法的邏輯結構如圖1所示。從圖1中可以看出，除了最下游節制閘以外，其他的節制閘包括渠首進口閘都要求參與調控。這樣擾動是從下游往上游傳播，保證最下游的節制閘4的分水不受影響。即最終的效果為達到供需平衡。

但是，并非所有的節制閘都是能實時參與調控的。在某些供水工程中，其最上游節制閘——節制閘0是由水庫管理單位來進行管理的。若節制閘0的流量是每天只能調控一次，而不能實時參與調控，如果當下游分水口的分水量發生變化，則在短時間內沒法達到進出口流量平衡。這個時候，如果采用常規的調控方法，那么最終，渠池1中的進、出口流量不平衡最為明顯，導致渠池1中的水位變化極為明顯，最終渠池1中發生渠池漫溢或者水位降低至供水中斷。

發明內容

對于大型的輸水渠道而言，其目標水位是一個區間，而不是一個固定的值，渠池水位允許在目標區間內發生變化。其相當于每個渠池都具有一定的調蓄能力。如果分水口分水變化，而最上游的進口流量不能變的時候，可以通過利用每個渠池的調蓄水量，在一定時間內滿足分水口的水量。