[发明专利]一种供水管网的运行方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种供水管网的运行方法、装置及电子设备，其中，该方法应用于供水管网，供水管网包括叠压泵站、高位水箱、市政管网和二级泵站；该方法包括：获取并基于叠压泵站、高位水箱、市政管网的信息构建一级水力模型；获取并基于二级泵站信息构建二级水力模型；构造一级优化调度数学模型，并求解得到二级泵站的最优出口压力方案和叠压泵组的最优运行方案；构造二级优化调度数学模型，并求解得出二级泵站泵组最优运行方案；结合叠压泵组的最优运行方案和二级泵站泵组最优运行方案作为供水管网的运行方案。本发明提供了供水管网的多级协同优化调度方法，统筹二级泵站水泵和叠压泵站水泵的调速与水泵运行组合方式，以求得城市多级协同供水系统的最优运行策略。

技术领域

本发明涉及管网控制技术领域，尤其是涉及一种供水管网的运行方法、装置及电子设备。

背景技术

随着城市人口的持续增长与社会生产力的发展，供水系统的规模不断扩大，供水方式也更加复杂。泵站是城市供水系统中必不可少的动力来源，水泵输配耗电是城市供水系统中耗电占比较大的重要组成部分，存在能耗浪费的问题。供水系统总能耗中，除了二级泵站能耗外，由于高层建筑越来越多，叠压供水泵站的能耗也不容忽视。

为解决二级泵站和叠压供水泵站的能量浪费现状，需要研究二级泵站、叠压供水系统(包括叠压供水泵站与高位调蓄水箱)以及市政管网的优化调度方法。城市供水系统的优化调度方法根据决策变量的不同，通常可分为直接调度方法和两级调度方法。直接调度方法是整体考虑水源、水泵和管网；两级调度方法是将系统分为两个子系统：水源、泵站、管网是一个子系统，泵站内部水泵机组是另一个子系统。由于城市供水系统规模大，以及二级泵站与叠压泵站的水泵数量多、型号多，采用直接调度方法的决策变量过多，求解较困难，因此更适合采用两级调度方法。当前常见的优化调度研究都没有考虑叠压系统，仅仅考虑二级泵站和市政管网为研究目标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种供水管网的运行方法、装置及电子设备，以缓解上述存在的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种供水管网的运行方法，其中，方法应用于供水管网，供水管网包括叠压泵站、高位水箱、市政管网和二级泵站；方法包括：获取并基于供水管网的叠压泵站、高位水箱、市政管网的信息构建一级水力模型；其中，叠压泵站、高位水箱、市政管网的信息至少包括如下信息：节点、节点需水量、管道、管道直径、叠压泵站的水泵台数与特性曲线、高位水箱位置和尺寸信息；获取供水管网的二级泵站信息，基于二级泵站信息构建二级水力模型；其中，二级泵站信息至少包括如下信息：二级泵站的水泵台数与特性曲线，出厂流量与扬程；基于一级水力模型，构造一级优化调度数学模型，并通过遗传算法对一级优化调度数学模型进行求解得到二级泵站的最优出口压力方案和叠压泵组的最优运行方案；基于二级水力模型，构造二级优化调度数学模型，将二级泵站的最优出口压力方案输入二级水力模型中，通过遗传算法求解二级优化调度数学模型，得出二级泵站泵组最优运行方案；结合叠压泵组的最优运行方案和二级泵站泵组最优运行方案作为供水管网的运行方案。

进一步地，其中，构造一级优化调度数学模型的步骤包括：获取叠压泵站的第一站内信息，其中，第一站内信息包括：叠压水泵的启闭调速组合方案以及二级泵站出口压力；将第一站内信息作为决策变量，以叠压泵站最低能耗及供水管网最小平均冗余压力为目标函数，并确定一级优化调度数学模型的约束条件；约束条件包括：水箱液位约束、管网的水力平衡约束、变频泵转速比约束、水压最不利点压力约束、二级泵站出厂压力约束和水泵启闭次数约束；构造一级优化调度数学模型的罚函数；将罚函数加入目标函数，得到一级优化调度数学模型。

进一步地，其中，构造一级优化调度数学模型的罚函数的步骤包括：计算水压最不利点压力的约束罚函数；计算水泵启闭次数约束的罚函数；将水压最不利点压力的约束罚函数和水泵启闭次数约束的罚函数共同构造为罚函数。