[發(fā)明專利]基于正交試驗-動態(tài)規(guī)劃組合算法的一組考慮開停機損耗的泵站控制方法

在審

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• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114033713A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程吉林;程浩淼;王夢磊;龔懿;汪靚;陳興;仇錦先
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;G06F17/11;G06F17/15;G06F17/18
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東;陳棟智

本發(fā)明公開了優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域一種基于正交試驗?動態(tài)規(guī)劃組合算法的一組考慮開停機損耗的泵站控制方法，包括以下步驟：步驟1）建立模型：建立以開機運行總耗電費用最少為目標函數(shù)，各時段開關(guān)機變量、葉片安放角、水泵轉(zhuǎn)速中的兩個或三個為決策變量，同時需滿足規(guī)定時段內(nèi)的提水總量約束和電動機額定功率約束；步驟2）求解模型：采用基于正交試驗?動態(tài)規(guī)劃組合算法對上述模型進行優(yōu)化求解，得到理論最優(yōu)值并輸出結(jié)果信息，包括，時均揚程、不同時段的開關(guān)機狀態(tài)、不同時段的葉片安放角、水泵轉(zhuǎn)速、時段流量、裝置效率、時段提水量；步驟3）控制泵站：根據(jù)上述各參數(shù)對泵站進行控制，本發(fā)明降低了泵裝運行的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種泵站控制方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著大量跨流(區(qū))域調(diào)水工程的運行，調(diào)水工程中泵站優(yōu)化運行的研究已成為國內(nèi)外的熱點問題。國內(nèi)外對泵站(群)優(yōu)化運行的研究表明：(1)在模型構(gòu)建方面，主要是以泵站運行費用最低為目標，此過程中沒有考慮開關(guān)機損耗，但頻繁開關(guān)機帶來的經(jīng)濟損耗是不能被忽略的；因此，在泵站優(yōu)化模型中耦合考慮開關(guān)機損耗就具有重要的意義(即：葉片全調(diào)節(jié)模型、變頻變速調(diào)節(jié)模型和葉片全調(diào)節(jié)-變頻變速調(diào)節(jié)模型)。(2)考慮開關(guān)機損耗的泵站優(yōu)化模型更加復雜，具有高維度、高度離散、多重變量等特征，采用主流算法都存在“精度低”、“計算量大”和“效率低”的問題；因此，很有必要提出一種適用該模型特征的通用算法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于正交試驗-動態(tài)規(guī)劃組合算法的一組考慮開停機損耗的泵站控制方法，在考慮變角調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上引入泵站開關(guān)機狀態(tài)，并使用懲罰單價c表征泵站啟停機帶來的不利影響，構(gòu)建了考慮開停機損耗的泵站單機組優(yōu)化運行模型(模型一)；在考慮水泵轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上引入泵站開關(guān)機狀態(tài)，并使用懲罰單價c表征泵站啟停機帶來的不利影響，構(gòu)建了考慮開停機損耗的泵站單機組優(yōu)化運行模型(模型二)；在考慮變角調(diào)節(jié)和水泵轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上引入泵站開關(guān)機狀態(tài)，并使用懲罰單價c表征泵站啟停機帶來的不利影響，構(gòu)建了考慮開停機損耗的泵站單機組優(yōu)化運行模型(模型三)，并提出一種基于正交試驗和動態(tài)規(guī)劃的組合算法(OE-DP)用于上述模型求解，進而得到更為合理且高效的泵站優(yōu)化控制方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于正交試驗-動態(tài)規(guī)劃組合算法的一組考慮開停機損耗的泵站控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)建立模型：建立以開機運行總耗電費用最少min F為目標函數(shù)，各時段開關(guān)機變量k_i、葉片安放角θ_i、水泵轉(zhuǎn)速n_i中的兩個或三個為決策變量，同時需滿足規(guī)定時段內(nèi)的提水總量約束和電動機額定功率約束；

步驟2)求解模型：采用基于正交試驗-動態(tài)規(guī)劃組合算法對上述模型進行優(yōu)化求解，得到理論最優(yōu)值并輸出結(jié)果信息，包括，時均揚程H_i、不同時段的開關(guān)機狀態(tài)k_i、不同時段的葉片安放角θ_i、水泵轉(zhuǎn)速n_i、時段流量Q_i、裝置效率η_i、時段提水量；

步驟3)控制泵站：根據(jù)上述各參數(shù)對泵站進行控制。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，步驟1)建立模型具體包括：

建立模型一，以開機運行總耗電費用最少min F為目標函數(shù)，各時段開關(guān)機變量k_i和葉片安放角θ_i為決策變量，同時需滿足規(guī)定時段內(nèi)的提水總量約束和電動機額定功率約束；具體優(yōu)化模型如下：

目標函數(shù)：

約束1提水總量約束：

約束2額定功率約束：N_i(θ_i)≤N₀ (3)