三峡水利枢纽地下电站机组流量测量与效率分析（三）
发布时间：2019-04-09 发布作者：
4流量测量与效率分析系统实现功能
4．1系统对外通讯功能
系统中的通信方式全部采用Modbus标准通信协议［10－11］。
(1)作为Modbus主站，系统与流量计主机和从机进行通讯，获取流量等数据;同时，可以向流量计装置的主机写入、修改控制参数，对流量计装置实现远程控制。
(2)作为Modbus从站，系统与机组LCU通讯，获取来自机组的净水头、有功、无功、导叶开度以及蜗壳压力差等数据。
(3)作为Modbus主站，系统与振摆通讯，获取振摆输出的净水头。
(4)作为Modbus从站，系统将采集到和计算出的几个能反应机组特性的数据，比如水轮机效率、耗水率、累计流量，累计漏水量等传送给机组LCU。
(5)在电厂现场进行效率试验的时候，测流系统作为Modbus的主站，通过网络方式将30号机组和31号机组的数据与28号机组流量计采集到的主要数据进行交换，把本机测量到的数据传送给对方。
4．2人机界面功能
系统能够提供方便、直观的界面操作，实现以下功能:
(1)可通过界面直接对流量计装置进行参数设置，实现对流量计装置的远程控制;
(2)可以在线计算水轮机效率，并实时显示;
(3)根据获取的数据，对机组水流断面可以实时绘制出流态分布图并显示出来;
(4)实时监控系统与所有外界设备进行通讯的通讯状态;
(5)在界面中可进行人工设置参数，自动绘制出各种能反映机组特性的曲线图;
(6)在界面中完成历史数据的查询与导出;
(7)可以实时显示每一台机组的所有实时数据。
4．3数据存储与检索功能
系统中采用轻型的关系数据库SQLite来管理数据的存储、检索、统计分析等，相比大型商用数据库，其读写速度更快，便于维护。同时，还创建了以Mem-cached作为高速缓存与历史数据库协同工作的模式，将采集到的原始数据经过软件内部计算、分析处理后写入高速缓存，由相应的后台服务端进行读写，即写入历史库和前端界面显示。
历史库提供丰富的数据记录功能，以不同时间间隔提供两种记录数据的方式。一种是按照每一秒钟存储;一种是按照每小时存储，以方便对不同的数据进行统计并生成报表。提供不同的数据查询方式并以表格的方式导出，可按机组查询，也可按与流量、效率相关的数据进行分类查询。同时，为了数据能长期安全保存，系统会定时对历史库进行数据备份［12－13］。数据库存储过程如图4所示。
5流量测量精度与模型数据对比
为了验证该系统中流量计的测量精度和水轮机模型计算流量的试验结果，在特定的工作水头下，对31号机组进行了变负荷试验，并由流量测量与效率分析系统记录下整个过程的相关数据。通过人工设置后，系统会自动从数据库中获取到一定时间内稳定工况状态下的流量数据，从中选择几组特征数据进行实验。通过对表1的试验结果进行分析可知，在特定的试验水头下，流量测量与效率分析系统采集上来的流量数据和模型试验计算出来的流量数据之间的误差较小，在0．7%以内［14－15］。这也说明了模型计算流量试验的准确度［16－18］。（相关产品推荐：
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另外，根据选取的31号机组在特定水头下的实测9组流量数据和模型计算的流量数据，计算出了水轮机的效率，并绘制出了真机效率曲线和模型效率曲线的拟合图，如图5所示。由图5可以看出，模型流量数据计算出来的水轮机效率和根据实测流量计算出来的水轮机效率非常接近，误差很小。同时，也证实了机组流量测量的精度对效率计算的影响程度［19－20］。
6结语
三峡水利枢纽地下电站水轮机流量测量与效率分析系统是在采用了国外厂家生产的流量计装置的基础上设计开发出来的。该系统具有与机组监控系统、振摆系统以及其他机组测流装置进行通讯的功能，并可实现对机组流量计装置的远程控制，完成机组流量相关数据的采集、效率计算、流态分布的曲线绘制、数据分析以及导出等功能。系统需求和测量精度完全能够满足水轮机现场效率试验的要求，具有通用性和扩展性。而且一台机组的现地单元通过控制可以去读取其他机组安装的不同厂家流量计装置的换能器的信号，可以实现不同机组、不同厂家流量计之间的互测。在国内的水电站机组测流中，该系统是较好的采用了该设计方式的。
系统在三峡水利枢纽地下电站安装投运以来，运行状况稳定，数据测量准确，为电站的日常监测和现场效率试验提供了实时准确的数据，保障了电站科学合理的调度，实现了经济运行。同时，三峡水利枢纽电站也是在国内首次使用了大口径18声路
超声波流量计进行测流的，它的成功运行，可为其他电站流量测量系统的建立提供技术参。
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