[发明专利]一种矿井排水系统基于峰谷电价的分段控制方法

说明书

本发明涉及矿井井下排水技术领域，尤其涉及到一种矿井排水系统基于峰谷电价的分段控制方法，该方法利用计算矿井涌水量及周期滤波均衡方法得到的一个计算周期Tmin的预测涌水量q，该预测涌水量q作为避峰填谷分段决策的预测值，将水仓水位划分为4段，超低水位H_LL、低水位H_L、高水位H_H、超高水位H_HH，依据峰谷电价，将一天24小时按电价分成四个电段，分别是谷段、峰段、平段I、平段II，建立投入水泵数量n与q、h、t的数学模型，根据预测涌水量q的值及电段信息选择数学模型，计算出相应时段应投入水泵的值，并控制相应数量的水泵开启，实现自动化、无人化控制，精确控制矿井排水系统，避免水泵频繁启停，节能降费效果更明显。

技术领域

本发明涉及矿井井下排水技术领域，尤其涉及到一种矿井排水系统基于峰谷电价的分段控制方法。

背景技术

井下排水系统是保证井下安全生产的非常重要的一环，同时也是矿井开采的耗能大户，大约占到煤矿总用电量的20%左右，一些涌水量大的煤矿达到30%以上。

我国自2011年起发布《电力需求侧管理办法》，推动并完善峰谷电价制度，常见的24小时峰谷电价分段方式如图1所示，在保证安全生产的前提下为了节省耗能，许多矿方开始利用峰谷电价的差异对水泵排水进行优化管理，根据峰谷电价制定矿井排水“避峰填谷”的控制目标，即：

1、 在高峰段：不排水或少排水；

2、 在平时段：少排水；

3、 在低谷段：多排水。

目前，矿井排水系统避峰填谷控制方案大多数采用的控制策略有：

1、规章制度法，按照峰谷电价和季节变化制定规章制度，规定对应时段的水位控制要求及水泵运行台数，实现节能降耗；

2、高低水位法，划定若干水位线和警戒线，当水位达到不同水位线时，执行不同的逻辑和水泵运行台数。

采用上述两种方法的优点是易于实现、控制简单，可以实现一定的排水系统避峰填谷节能降费，但在实际使用过程中存在不能达到可靠自动运行、水泵频繁启停、缺乏灵活性、效率低等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种矿井排水系统基于峰谷电价的分段控制方法，该方法通过引入涌水量计算及预测，准确算出不同用电段在给定时间内投入水泵数量，避峰填谷结果更精确，避免水泵频繁启停，节能降费效果更明显，自动运行可靠、灵活。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿井排水系统基于峰谷电价的分段控制方法，该方法使用到一种自制控制设备，所述自制控制设备包括设置于矿井上控制中心的工控计算机、设置在矿井下泵房的可编程逻辑控制器PLC、设置在矿井内的两个液位传感器D1和D2、流量传感器A及B₁水泵、B₂水泵、…、B_N水泵，还包括每台排水泵分别对应配置的C₁电动阀门、C₂电动阀门、…、C_N电动阀门，上述可编程逻辑控制器PLC的通讯端通过通讯光缆与工控计算机连接，可编程逻辑控制器PLC的输出端与C₁电动阀门、C₂电动阀门、…、C_N电动阀门及B₁水泵、B₂水泵、…、B_N水泵的控制器连接控制水泵启停，可编程逻辑控制器PLC的输入端通过线路与液位传感器D₁和D₂、流量传感器A相连，两个液位传感器D₁和D2用于实时测量矿井水仓水位，流量传感器A设置在总排水管出水口处并用于测量总排水管排出的水量，所述控制方法步骤如下：