[发明专利]中小型水电站智能控制系统及其方法

权利要求书

1.一种中小型水电站智能控制系统，其特征在于：设置有远控层、站控层、至少一个单台机组控制层，其中所述单台机组控制层设置有LCU层和传感器层，所述LCU层由至少两个功能LCU控制器组成，每个该功能LCU控制器的输入端分别连接传感器组，该传感器组组成所述传感器层，所述功能LCU控制器间采用EtherCAT实时以太网组网，组成所述LCU层，所述站控层的第一通信端与所述EtherCAT实时以太网连接，第二通信端与所述远控层连接；

所述中小型水电站智能控制系统的控制方法为采用发布/订阅机制建立全站统一信息平台，具体步骤为：

一、将每个所述功能LCU控制器作为发布和订阅者；

二、建立消息模型，消息由一个属性集合{A1，A2，…An}组成，每个属性由一个三元组(data type，attribute name，value)；

其中data type表示属性的数据类型，包括int，bool，float，string；attribute name表示属性的名称，它是一个字符串；

value表示属性的量值，其值域是该属性能表示的范围,事件表示Event＝U{attribute}；

三、确定发布/订阅语言，由一个属性约束组合{C1，C2…Cn}构成，约束是一个无状态的布尔表达式，表示为type、attribute、operator、value；

其中Type表示该约束的数据类型，attribute表示该约束所针对的属性的名称，operator是数据类型所对应的测试操作符，包括>、<、＝、≥、≤，发布/订阅语言可分别表示为Distribute/Subscription＝U{constraint}；

四、数据匹配算法：为采用基于内容的发布/订阅系统的匹配算法，将所有的订阅集中，充分利用订阅间的共同成分，整合成一个数据拓扑结构，并将这些数据拓扑结构建立索引，尽量降低匹配算法的空间复杂度和时间复杂度，

定义订阅阈值规则描述某订阅者需求数据项的阈值规则，用f表示，f是一个四元约束组合{Ma，L，H，Mb}，其中Ma表示小于Ma的值，L，H表示合法区间值，Mb表示大于Mb的值，

F(Ei)＝{f1(E1),f2(E2),…,fn(En)}

Ei＝{A1,A2,…,An}

fi(Ei)＝{C1A1,C2A2,…,CnAn}表示对整个消息Ei计算匹配阈值，

将所有的订阅分解为约束集合，去除重复的约束，将这些约束组织成一个多维索引结构，按照其数据类型、属性名称、比较符逐级建立索引，每一个最终索引项是一个约束列表。

2.根据权利要求1所述中小型水电站智能控制系统，其特征在于：所述功能LCU控制器设置有单片机，该单片机的信号采集端经zigbee通信芯片与对应的传感器组连接，通信端与通信处理芯片相连，同步端与GPS同步时钟芯片相连。

3.根据权利要求1所述中小型水电站智能控制系统，其特征在于：所述功能LCU控制器分别为机组控制LCU、机组保护控制LCU、水工控制LCU、机组辅助控制LCU和线路变压器控制LCU。

4.根据权利要求3所述中小型水电站智能控制系统，其特征在于：所述单台机组控制层为两个以上时，控制策略为：

(1)各机组效率η_i及流量微增率q_i的计算：

η_i＝102N/H_tQγ

式中γ—水的密度，

(2)发电机出力N，出力N由三相功率表测得，

(3)水轮机水头H_t，

(4)机组工作流量Q，

在工程上，通常把在某一水头电厂水轮发电机组发出的单位功率(1KW)在单位时间(1s)内所消耗的水量叫做流量微增率，即

q0=QN]]>

由于效率与流量微增率互为倒数，即可以通过流量微增率q₀求取机组效率η，

设电厂总负荷为N，选定某n台机组共同完成这一生产任务，当机组台数n固定时，机组之间是按流量微增率相等的原则分配负荷的，将各机组在各个水头下流量微增率q₀逐点列表，记忆到各机组控制LCU的存储器中，在某一水头H下通过查表计算，各台机组总有一个出力值N_i对应的流量微增率是相等的，从而实现各台机组的负荷最优分配。