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第 14卷第2期 潍坊学院学报 Vo1．14No．2
2014年 4月 JournalofWeifangUniversity Apr．2014
人工免疫算法在引水工程中的应用
崔玲玲 ，王林叶 ，陈志银
(1-潍坊学院，山东 潍坊 261061；2．山东省胶东调水工程棘洪滩水库管理处，山东 青岛 266100)
摘 要：当前，跨流域调水工程的泵站在运行调度中普遍存在效率低、能耗大的一系列问题，随着我国
调水工程建设的增多，针对泵站的优化调度节能降耗越来越受到水利部门的重视。传统的优化调度中采
用的动态规划法已经不能很好的解决多约束条件下的泵站优化调度，本文通过人工智能领域的成熟技
术一人工免疫算法解决非线性的泵站优化调度问题，由于人工免疫算法具有 良好的鲁棒性、智能性、收敛
性等特性，在求解泵站总耗能最小的数学模型中体现了很好的效果。
关键词：人工免疫；节能降耗；算法；数学模型
中图分类号：TP311 文献标志码 ：A 文章编号：1671--4288(2014)02--0036--05
众多的跨流域调水工程距离长，涉及的范围大，流经的地形复杂，依据不同地理地形，引水方式也不
同，常见的有 自流式和提水式两种方式，目前在我国大部分调水工程都是采用提水式为主，由于输水河流
路线长，所以通常要通过多级提水提高扬程，因此需要依靠梯级泵站调水。梯级泵站调水是为解决受水区
高程变化较大，从引水区的较低高程逐渐向受水区的较高海拔送水，并且由于输水距离较长，自流式引水
或者单级泵站提水都无法实现长距离调水。只有通过多个泵站的串联提水，把一个高扬程转化为多个低
扬程，从而使泵站提水成为可能。但梯级泵站正常运行耗电量巨大，运行费用高，同时梯级泵站是一个各
方面相互影响的复杂系统，由于梯级泵站在运行过程中存在着各泵站间水位、流量、扬程、各站机组数量、
沿途分水等诸多因素，使其在优化调度上存在较大困难，在实际运行中往往 由于调度决策不当，造成能源
的大量浪费，降低了整个调水系统的经济效益。对梯级泵站进行优化调度越来越受到水利部门的重视。
泵站的优化调度主要是研究泵站科学管理的优化技术和调度决策，即在事先制定的调度计划周期内，
按照事先制定的调度原则，在满足水位、水流等各种约束条件的前提下，使泵站运行的总耗能最小，泵站需
要根据当前以及上游的水文情况确定当前泵站的工作方式，包括确定不同型号水泵机组的开启台数、不同
机组间的组合、运行机组的水泵叶片角度、变电站的工作方式等。
1 泵站优化调度模型
泵站的优化运行主要是通过系统工程的视角，研究泵站的经济运行方案，在符合调水要求的前提下，
对某个泵站内的运行调度方案追求一种机组运行的最优状态，即在完成调水任务的前提下，能耗最小、输
水河满足水溢出量最少、开停机次最少。
1．1 泵站优化调度运行算法
泵站站内优化主要考虑能耗最小，最为运行的目标函数，转变成的数学模型应该具有在满足各种约束
条件下泵站运行的目标函数达到最大或者最小。
1．1．1 站内机组间的流量分配合理
利用能量消耗最小的数学模型进行站内各机组的流量的合理分配，也就是要求实际的运行使得各机
组的运行达到设计流量的最佳效率，对于泵站内各机组的进出水的流量条件几乎一样的情况下，对于不相
同型号的机组或者说即使型号相同但是经过长时间的运行后，设备性能已经出现明显差别的机组，应根据
每台机组的不同性能分配合理的流量。
1．1．2 各台机组运行的最优化组合
* 收稿 日期 ：2O13—12—26
作者简介：崔玲玲 (1979一)，女，山东昌乐人 ，潍坊学院计算机工程学院讲师。
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第2期 崔玲玲 ，王林叶，陈志银：人工免疫算法在引水工程中的应用
在泵站内安装的多台机组，对某一个扬程和流量的条件下，不同的机组以及不同的运行组合，在完成
一 定调水任务后，所消耗的泵站能耗是不同的，在众多的泵站机组组合 中，总有一组的机组组合是最节能
的，这一组的机组运行总是效率最高，能耗最少，被称之为最优组合，所以在满足调水任务的前提下，进行
泵站机组的优化组合，能够达到经济运行的目的。
1．1．3 泵站的各机组运行的最优工况
