一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法

技术特征：
1.一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、根据优化调度方法的基本假定、目标和准则，确定优化调度的目标函数和约束条件；优化调度的目标函数为泵站机组总功耗恒定和泵站机组总出量最大，约束条件包括泵站机组内水泵的启闭状态约束和开机最短时长约束；s2、采用正交实验法，对泵站机组的启闭状况进行组合分类，确定多种泵站机组启闭状况的运行方案；s3、对每一种泵站机组启闭状况的运行方案，运用遗传算法进行优化，得到各方案下泵站的启闭运行时长及排水总量，进而得到排水量从高到低的优化调度序列及总排水量最大的泵站机组启闭状况的运行方案；s4、考虑圩区河道的承载能力，剔除超过河道安全水位的泵站机组启闭状况的运行方案，按照剩余方案中的最优方案调整泵站机组的启闭状况，进而实现平原圩区排涝泵站的最优化调度。2.根据权利要求1所述的一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法，其特征在于，步骤s1中优化调度的目标函数为：其中，f为泵站机组的总出量，q
i
是第i个泵站机组的装机流量，i＝1～n；t
i
为泵站机组的开机时长，x
i
为泵站机组内水泵的启闭状态；m为额定总功耗，p
i
是第i组泵站与x
i
相对应的额定功率；泵站机组内水泵的启闭状态约束：x
i
＝{1,2,3}其中，x
i
表示泵站机组内水泵的启闭状态，其中1代表全开，2代表半开，3代表关闭；开机最短时长约束：t
i
≥t
min
其中，t
i
是第i组泵站的运行时长，t
min
是泵站机组的最短运行时长。3.根据权利要求1所述的一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法，其特征在于，步骤s2具体为：根据圩区和泵站的类型，确定正交实验的三个指标，包括实验指标、实验因素和因素水平；实验指标是指在正交实验的结果分析中，用于评价和衡量其结果优劣程度的特征值；实验因素指泵站的位置分布情况，将每个位置的泵站视为一个实验因素；因素水平指泵站内水泵的启闭状态，包括全开、半开和关闭状态；根据实验因素和因素水平，在l4(23)，l8(27)，l
12
(2
11
)，l9(34)，l
16
(45)和l
25
(56)常规正交实验表中选择对应的正交实验表。4.根据权利要求3所述的一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法，其特征在于，在选择对应的常规正交实验表后，根据优化调度问题的实际情况，对所选的常规正交实验表进行改进，调整常规正交实验表中不同方案所对应的因素水平，形成改进的正交实验表，以切合
泵站实际调度情况。5.根据权利要求1所述的一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法，其特征在于，步骤s3具体为：根据泵站机组的总出量、启闭状态、开机时长及计算精度，确定遗传算法群体数，迭代次数，交叉概率和变异概率，通过计算机程序完成适应度计算、选择、交叉、变异步骤，输出各泵站运行时长及相应的总排水量；之后对结果进行极差分析，以获得不同实验因素之间、同一实验因素中的不同水平对实验结果的影响程度，了解对结果造成最大影响的实验因素以及该实验因素中最重要的水平。6.根据权利要求1所述的一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法，其特征在于，步骤s3采用遗传算法对每一种泵站启闭状况的运行方案进行优化的具体方法为：(1)算法初始化：设定种群规模m，迭代次数g，交叉概率p
c
，变异概率p
m
；(2)将所有泵站机组的总出量的每一个可能解看作算法中的“个体”，由若干个可能解组成的集合即为“种群”；随机选取m个个体组成初始种群，对初始种群中的每个个体都进行一次评估计算，得出个体适应度；(3)进行交叉、变异、选择操作，产生子代种群；(4)判断当前迭代次数是否大于预设的迭代次数；如不大于，则转到步骤(2)准备进行下一次遗传操作；若大于，则将具有最大适应度的个体作为最优解输出，终止计算。7.一种平原圩区排涝泵站的优化调度系统，其特征在于，包括：优化调度模型模块，用于根据优化调度方法的基本假定、目标和准则，确定优化调度的目标函数和约束条件；方案确定模块，用于采用正交实验法，对泵站的启闭状况进行组合分类，确定多种泵站启闭状况的运行方案；方案优化模块，用于对每一种泵站启闭状况的运行方案，运用遗传算法进行优化，得到各方案下泵站的启闭运行时长及排水总量，进而得到排水量从高到低的优化调度序列及总排水量最大的泵站机组启闭状况的运行方案；优化调度模块，用于剔除超过河道安全水位的泵站运行方案，在剩余的最优方案中调整泵站机组的启闭状况，实现平原圩区排涝泵站的最优化调度。8.一种装置设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中：存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行如权利要求1-6任一项所述一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法的步骤。9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种平原圩区排涝泵站的优化调度方法，包括：确定优化调度的目标函数和约束条件；采用正交实验法，对泵站机组的启闭状况进行组合分类，确定多种泵站机组启闭状况的运行方案；对每一种泵站机组启闭状况的运行方案，运用遗传算法进行优化，得到泵站机组排水量从高到低的优化调度序列，进而得到总排水量最大的泵站机组启闭状况的运行方案；剔除超过河道安全水位的泵站机组启闭状况的运行方案，按照剩余方案中的最优方案调整泵站机组的启闭状况，进而实现平原圩区排涝泵站的最优化调度。本发明方法能够在保证满足约束条件的前提下，尽可能节省运算时间并求得全局最优调度方案，进而能够有效提高平原圩区内排涝泵站群的运行效率。的运行效率。的运行效率。


技术研发人员：高玉琴 张泽宇 郑航 李媛媛 刘云苹 高力 刘钺 徐佳颖 赵晨程 季孔阳
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/2/3