本發(fā)明涉及水利，特別是一種水電站機(jī)組的供水能量回收方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)對(duì)可再生能源的重視日益增加，水電站作為重要的綠色能源來源，其高效利用和能源回收成為關(guān)鍵，然而，傳統(tǒng)的水電站能量回收系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)采集不全面、運(yùn)行狀態(tài)分析不足和整流控制不精確等問題，這些問題不僅降低了水電站的整體效率，還影響了能源的有效利用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，水電站在能量回收過程中常面臨管道分支數(shù)據(jù)采集不足、運(yùn)行狀態(tài)分析滯后和整流過程控制不準(zhǔn)確等缺陷，這些問題導(dǎo)致能量回收效率低下，難以實(shí)現(xiàn)最佳的資源利用，為此，本發(fā)明提出了一種基于智能監(jiān)測(cè)和大數(shù)據(jù)分析的供水能量回收方法，通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)狀態(tài)分析、精確控制和智能監(jiān)測(cè)，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而顯著提升了水電站的能量回收效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有的水電站機(jī)組的供水能量回收方法及系統(tǒng)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)據(jù)采集不全面、狀態(tài)分析滯后和控制不精確的問題，本發(fā)明采用智能監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析方法和多層次控制邏輯技術(shù)進(jìn)行解決。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水電站機(jī)組的供水能量回收方法，其包括，采集水電站機(jī)組的管道分支數(shù)據(jù)，對(duì)采集的管道分支數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)分析；

5、根據(jù)分析結(jié)果控制水電站機(jī)組的發(fā)電機(jī)出口開關(guān)狀態(tài)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，將產(chǎn)生的電能進(jìn)行整流，根據(jù)水電站機(jī)組內(nèi)水泵抽水的數(shù)據(jù)對(duì)整流過程進(jìn)行控制；

6、采用智能監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)對(duì)控制過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用大數(shù)據(jù)分析方法建立系統(tǒng)運(yùn)行的基準(zhǔn)模型，完成供水能量回收的智能監(jiān)測(cè)。

7、作為本發(fā)明所述水電站機(jī)組的供水能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述采集水電站機(jī)組的管道分支數(shù)據(jù)包括利用流量傳感器和壓力傳感器采集管道分支的流量數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)通過高頻無線傳輸至中央處理器中進(jìn)行分析，所述傳輸?shù)木唧w公式為：

8、

9、其中，qi，j(t)表示在時(shí)間t時(shí)管道分支i和j的累積流量，表示從時(shí)間0到時(shí)間t之間管道分支i和j的瞬時(shí)流量qi，j(τ)的積分。

10、作為本發(fā)明所述水電站機(jī)組的供水能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述運(yùn)行狀態(tài)分析包括將管道分支的流量數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，使用高維多元線性回歸模型分析管道分支的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算所述累積流量并獲取狀態(tài)分析模型，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)所述狀態(tài)分析模型進(jìn)行預(yù)測(cè)；

11、所述狀態(tài)分析模型的具體計(jì)算公式為：

12、qthreshold＝qi，j(τ)β+∈

13、其中，qthreshold表示累積流量?jī)?nèi)的狀態(tài)分析模型的向量數(shù)據(jù)，qi，j(τ)表示瞬時(shí)流量，β表示回歸系數(shù)向量，∈表示誤差項(xiàng)向量；

14、所述狀態(tài)分析模型的預(yù)測(cè)計(jì)算公式為：

15、

16、其中，pthreshold表示預(yù)測(cè)的狀態(tài)分析模型的向量數(shù)據(jù)，表示在時(shí)間t+1的預(yù)測(cè)狀態(tài)，σ表示激活函數(shù)，whh表示隱藏狀態(tài)到隱藏狀態(tài)的權(quán)重矩陣，whx表示輸入到隱藏狀態(tài)的權(quán)重矩陣，bh表示隱藏狀態(tài)的偏置向量。

17、作為本發(fā)明所述水電站機(jī)組的供水能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述控制水電站機(jī)組的發(fā)電機(jī)出口開關(guān)狀態(tài)包括根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)分析結(jié)果判斷是否需要啟動(dòng)或關(guān)閉發(fā)電機(jī)出口開關(guān)；

18、若qi，j(t)≥qthreshold或pi，j(t)≥pthreshold時(shí)，則打開發(fā)電機(jī)開關(guān)；

19、若qi，j(t)<qthreshold或pi，j(t)<pthreshold時(shí)，則關(guān)閉發(fā)電機(jī)開關(guān)，其中，pi，j(t)表示發(fā)電機(jī)的壓力；

20、當(dāng)發(fā)電機(jī)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，此時(shí)采用多層次控制邏輯技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)的壓力進(jìn)行調(diào)整，所述調(diào)整的具體計(jì)算公式為：

21、

22、其中，pgen(t)表示發(fā)電機(jī)在時(shí)間t時(shí)刻的發(fā)電功率，ρ表示流體的密度，a表示葉輪的葉片面積，v表示流體的流速，cp表示發(fā)電機(jī)從水流中提取能量的效率，pi，j(t)表示發(fā)電機(jī)的壓力。

23、作為本發(fā)明所述水電站機(jī)組的供水能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將產(chǎn)生的電能進(jìn)行整流包括通過整流器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所述轉(zhuǎn)化的具體計(jì)算公式為：

24、

25、其中，vdc表示整流后得到的直流電壓，vac表示交流電壓，ω表示角頻率，t表示時(shí)間；

26、利用逆變器將整流后的直流電壓二次轉(zhuǎn)化為交流電，所述二次轉(zhuǎn)化的具體計(jì)算公式為：

27、

28、其中，vac表示逆變后得到的交流電壓，vdc表示整流后得到的直流電壓，ω表示角頻率，t表示時(shí)間，sin(ωt)表示正弦函數(shù)。

29、作為本發(fā)明所述水電站機(jī)組的供水能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)整流過程進(jìn)行控制包括利用提取水泵在時(shí)間t時(shí)刻的抽水流量和水泵在時(shí)間t時(shí)刻的壓力，調(diào)整整流后的直流電壓，采用控制算法對(duì)輸入變量進(jìn)行處理，所述輸入變量包括水泵的實(shí)時(shí)流量qpump(t)、水泵的實(shí)時(shí)壓力ppump(t)和整流后的直流電壓，所述對(duì)輸入變量進(jìn)行處理包括利用所述控制算法將處理后得到的集合進(jìn)行推理，定義控制規(guī)則，所述控制算法的具體計(jì)算公式為：

30、output＝fuzzy_logic(qpump(t)，ppump(t)，vdc(t))

31、其中，output表示算法輸出，fuzzy_logic表示算法邏輯，qpump(t)表示t時(shí)刻水泵的實(shí)時(shí)流量，ppump(t)表示t時(shí)刻水泵的實(shí)時(shí)壓力，vdc(t)表示整流后t時(shí)刻的直流電壓；

32、當(dāng)t時(shí)刻水泵的實(shí)時(shí)流量qpump(t)≥設(shè)定閾值qset時(shí)，則增加整流器輸出；

33、當(dāng)t時(shí)刻水泵的實(shí)時(shí)壓力ppump(t)≥設(shè)定閾值pset時(shí)，則二次增加整流器輸出；

34、當(dāng)t時(shí)刻水泵的實(shí)時(shí)流量qpump(t)＜設(shè)定閾值qset時(shí)、t時(shí)刻水泵的實(shí)時(shí)壓力ppump(t)＜設(shè)定閾值pset時(shí)，此時(shí)采用大數(shù)據(jù)分析方法，建立系統(tǒng)運(yùn)行的基準(zhǔn)模型，監(jiān)測(cè)各水電站機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。

35、作為本發(fā)明所述水電站機(jī)組的供水能量回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述建立系統(tǒng)運(yùn)行的基準(zhǔn)模型的具體計(jì)算公式為：

36、

37、其中，xbaseline表示基準(zhǔn)模型的基準(zhǔn)值，n表示水電站機(jī)組數(shù)量，xi表示第i個(gè)樣本的機(jī)組點(diǎn)；

38、若|xreal-xexpected|>xbaseline時(shí)，則超出運(yùn)行狀態(tài)的誤差范圍，此時(shí)觸發(fā)報(bào)警，完成供水能量回收；

39、若|xreal-xexpected|≤xbaseline時(shí)，則未超出運(yùn)行狀態(tài)的誤差范圍，此時(shí)，正常進(jìn)行水電站機(jī)組工作。

40、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水電站機(jī)組的供水能量回收系統(tǒng)，其包括：分析模塊，其采集水電站機(jī)組的管道分支數(shù)據(jù)，對(duì)采集的管道分支數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)分析；控制模塊，其根據(jù)分析結(jié)果控制水電站機(jī)組的發(fā)電機(jī)出口開關(guān)狀態(tài)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，將產(chǎn)生的電能進(jìn)行整流，根據(jù)水電站機(jī)組內(nèi)水泵抽水的數(shù)據(jù)對(duì)整流過程進(jìn)行控制；回收模塊，其采用智能監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)對(duì)控制過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用大數(shù)據(jù)分析方法建立系統(tǒng)運(yùn)行的基準(zhǔn)模型，完成供水能量回收的智能監(jiān)測(cè)。

41、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的水電站機(jī)組的供水能量回收方法的任一步驟。

42、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的水電站機(jī)組的供水能量回收方法的任一步驟。

43、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明通過采用智能監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電站機(jī)組供水能量回收過程的精確監(jiān)測(cè)和分析，克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集不全面、狀態(tài)分析滯后和控制不精確的不足，通過多層次控制邏輯技術(shù)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度，有效提升了能源回收效率，此外，建立系統(tǒng)運(yùn)行的基準(zhǔn)模型，使得整體系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定和高效地運(yùn)行，確保水電站在不同工況下的最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而顯著提升了水資源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益。