人工免疫算法在引水工程中的應用.pdf

第 14卷第2期 濰坊學院學報 Vo1．14No．2

2014年 4月 JournalofWeifangUniversity Apr．2014

人工免疫算法在引水工程中的應用

崔玲玲 ，王林葉 ，陳志銀

(1-濰坊學院，山東 濰坊 261061；2．山東省膠東調水工程棘洪灘水庫管理處，山東 青島 266100)

摘 要：當前，跨流域調水工程的泵站在運行調度中普遍存在效率低、能耗大的一系列問題，隨著我國

調水工程建設的增多，針對泵站的優化調度節能降耗越來越受到水利部門的重視。傳統的優化調度中采

用的動態規劃法已經不能很好的解決多約束條件下的泵站優化調度，本文通過人工智能領域的成熟技

術一人工免疫算法解決非線性的泵站優化調度問題，由于人工免疫算法具有 良好的魯棒性、智能性、收斂

性等特性，在求解泵站總耗能最小的數學模型中體現了很好的效果。

關鍵詞：人工免疫；節能降耗；算法；數學模型

中圖分類號：TP311 文獻標志碼 ：A 文章編號：1671--4288(2014)02--0036--05

眾多的跨流域調水工程距離長，涉及的范圍大，流經的地形復雜，依據不同地理地形，引水方式也不

同，常見的有 自流式和提水式兩種方式，目前在我國大部分調水工程都是采用提水式為主，由于輸水河流

路線長，所以通常要通過多級提水提高揚程，因此需要依靠梯級泵站調水。梯級泵站調水是為解決受水區

高程變化較大，從引水區的較低高程逐漸向受水區的較高海拔送水，并且由于輸水距離較長，自流式引水

或者單級泵站提水都無法實現長距離調水。只有通過多個泵站的串聯提水，把一個高揚程轉化為多個低

揚程，從而使泵站提水成為可能。但梯級泵站正常運行耗電量巨大，運行費用高，同時梯級泵站是一個各

方面相互影響的復雜系統，由于梯級泵站在運行過程中存在著各泵站間水位、流量、揚程、各站機組數量、

沿途分水等諸多因素，使其在優化調度上存在較大困難，在實際運行中往往 由于調度決策不當，造成能源

的大量浪費，降低了整個調水系統的經濟效益。對梯級泵站進行優化調度越來越受到水利部門的重視。

泵站的優化調度主要是研究泵站科學管理的優化技術和調度決策，即在事先制定的調度計劃周期內，

按照事先制定的調度原則，在滿足水位、水流等各種約束條件的前提下，使泵站運行的總耗能最小，泵站需

要根據當前以及上游的水文情況確定當前泵站的工作方式，包括確定不同型號水泵機組的開啟臺數、不同

機組間的組合、運行機組的水泵葉片角度、變電站的工作方式等。

1 泵站優化調度模型

泵站的優化運行主要是通過系統工程的視角，研究泵站的經濟運行方案，在符合調水要求的前提下，

對某個泵站內的運行調度方案追求一種機組運行的最優狀態，即在完成調水任務的前提下，能耗最小、輸

水河滿足水溢出量最少、開停機次最少。

1．1 泵站優化調度運行算法

泵站站內優化主要考慮能耗最小，最為運行的目標函數，轉變成的數學模型應該具有在滿足各種約束

條件下泵站運行的目標函數達到最大或者最小。

1．1．1 站內機組間的流量分配合理

利用能量消耗最小的數學模型進行站內各機組的流量的合理分配，也就是要求實際的運行使得各機

組的運行達到設計流量的最佳效率，對于泵站內各機組的進出水的流量條件幾乎一樣的情況下，對于不相

同型號的機組或者說即使型號相同但是經過長時間的運行后，設備性能已經出現明顯差別的機組，應根據

每臺機組的不同性能分配合理的流量。

1．1．2 各臺機組運行的最優化組合

* 收稿 日期 ：2O13—12—26

作者簡介：崔玲玲 (1979一)，女，山東昌樂人 ，濰坊學院計算機工程學院講師。

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第2期 崔玲玲 ，王林葉，陳志銀：人工免疫算法在引水工程中的應用

在泵站內安裝的多臺機組，對某一個揚程和流量的條件下，不同的機組以及不同的運行組合，在完成

一 定調水任務后，所消耗的泵站能耗是不同的，在眾多的泵站機組組合 中，總有一組的機組組合是最節能

的，這一組的機組運行總是效率最高，能耗最少，被稱之為最優組合，所以在滿足調水任務的前提下，進行

泵站機組的優化組合，能夠達到經濟運行的目的。

1．1．3 泵站的各機組運行的最優工況

總結

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