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龙图腾网获悉四川华能涪江水电有限责任公司申请的专利水轮机的实时监测和控制方法、系统、设备及介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119712398B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510223686.9，技术领域涉及：F03B15/00；该发明授权水轮机的实时监测和控制方法、系统、设备及介质是由吴国军;李云洪;袁野;杨彬;杨辉明设计研发完成，并于2025-02-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本水轮机的实时监测和控制方法、系统、设备及介质在说明书摘要公布了：本发明公开了水轮机的实时监测和控制方法、系统、设备及介质，涉及水电站监测技术领域，包括水质满足要求时，将水通过导水系统导入水轮机进水口；在导入进水口前通过导水系统内的传感器数据以及预先测量的水头高度，计算出预计水参数；基于得到的预计水参数调整水轮机叶片角度，使发电量满足需求；在水进入水轮机后，采集数据得到水轮机内部的水参数数据曲线，将水参数数据曲线与预计数据曲线进行损失对比，获得差异点数量，并根据差异点数量进行相应的措施。本发明可计算出预计的水参数，并将预计值与真实值进行对比，不断修正参数，进而根据预计的参数提前调整水轮机叶片角度，以解决法兰西斯水轮机在调节灵活性上的不足。

本发明授权水轮机的实时监测和控制方法、系统、设备及介质在权利要求书中公布了：1.水轮机的实时监测和控制方法，其特征在于：包括， 现地监测柜采集蓄水池传感器数据，判断水质是否满足要求，若满足，则将水通过导水系统导入水轮机进水口； 在导入进水口前现地监测柜通过导水系统内的传感器数据以及预先测量的水头高度，计算出预计水参数，所述水参数包括水压、流量和流速； 所述计算出预计水参数包括，在导水系统中每隔预定间隔距离设置一个测点，测量水参数；基于水头高度计算出预计水参数，水流速计算公式表示为， 其中，v表示为水流速，g表示为重力加速度，h表示为水头高度，hf表示为水头损失； 水头损失hf的计算公式表示为， 其中，f表示为摩擦因子，根据Moody图得到，L表示为水道的长度，D表示为水道的直径； 基于所述水流速计算公式和所述水头损失hf的计算公式，以及导水系统内各测点位置，得到最终的区间水流速vz公式表示为， 其中，hi表示为蓄水池出水口至第i个测点的水头高度，Li表示为蓄水池出水口至第i个测点的水道长度，M表示为总测点数； 所述水压的计算公式表示为， 所述流量的计算公式表示为， Q＝A·vz 其中，ρ表示为水密度，A表示为导水系统水道的横截面积； 将计算出的预计水参数载入系统，并开始进行导水工作，收集每个测点采集到的真实水参数，基于真实水参数通过区间水流速公式，反推出每个测点区间的真实摩擦因子fzi，并对f进行更新替换，根据均值公式计算出蓄水池出水口至水轮机进水口之间的总摩擦因子fc表示为， 针对f-fzi，将每个测点的真实摩擦因子与摩擦因子进行相减与最大允许阈值CM进行对比，若|f-fzi|≥CM，判定为异常测点，若|f-fzi|CM，为正常测点； 当异常测点数量小于等于2，且若异常测点数等于2时，两异常测点位置不为连续位置时，则判定为传感器故障，保持水电站正常运行，但去除异常测点处的摩擦因子数据对比，待水电站空闲时对异常测点处的传感器进行检修； 当异常测点数量大于2时，或异常测点数等于2，且两异常测点位置为连续位置时，则判定为导水系统故障或水质有异物，停止水电站运行并进行检修； 现地监测柜基于得到的预计水参数调整水轮机叶片角度，使发电量满足需求； 所述基于得到的预计水参数调整水轮机叶片角度包括，将计算得到的所述总摩擦因子fc与预先采集到的蓄水池出水口至水轮机进水口之间的总水头高度hc，代入区间水流速公式中得到预计水轮机进水流速vc； 根据进水流速vc计算出有效水头Heff表示为， 根据Heff计算出进入叶片前的输入流速vin表示为， 其中，θ表示为叶片角度； 根据vin计算出叶片受到冲刷的作用力F，进而得到受到作用力后水轮机产生的转矩T与转速N，表示为， F＝ρQvin-vout T＝Fr 其中，vout表示为经过导叶后的输出水速，为vin的k倍，k的值基于不同水轮机的规格计算拟合得到，r表示为导轮半径，Dy表示为导轮直径； 基于水轮机最大可工作状态设定约束表示为， T＝minρQvin-vout×r,Tmax 其中，Nmax和Tmax分别表示为水轮机最大允许工作转速与转矩； 根据转速N计算出与导轮连接的转子的角速度ω表示为， ω＝2πN 进而计算出预计发电量Pelec表示为， Pelec＝ηωT 其中，η表示为转化效率； 将需求发电量对预计发电量进行替换，并将在导入进水口前计算出的预计水参数载入系统，反推出叶片角度θ，控制当前叶片角度至θ处，以满足计算出的Pelec大于等于需求发电量； 在水进入水轮机后，基于水轮机内的传感器得到水轮机内部的水参数数据曲线，将水参数数据曲线与预计数据曲线进行损失对比，若损失对比大于预设阈值，则标定差异点并检查差异点数量，根据差异点数量进行相应的措施； 所述将水参数数据曲线与预计数据曲线进行损失对比包括，将所述预计水参数载入预先训练好的神经网络模型中得到预计数据曲线，通过水轮机内部传感器采集得到实际的水参数数据曲线； 将水参数数据曲线与预计数据曲线进行损失对比，对比规则为以水轮机内部传感器的测点为基准，在水参数数据曲线中标定对应的数据点，将水参数数据曲线中数据点与预计数据曲线中的数据点对应的值，进行相减操作，得到差异值并与预设阈值进行对比，若大于预设阈值，则将水参数数据曲线中对应的数点标记为差异点； 所述根据差异点数量进行相应的措施包括，当差异点数量小于等于2，且若差异点数等于2时，两差异点位置不为连续位置时，则判定为传感器故障，保持水电站正常运行，将差异点标灰做闲置处理，待水电站空闲时对差异点处的传感器进行检修； 当差异点数量大于2时，或差异点数等于2，且两差异点位置为连续位置时，则判定为水轮机内部出现异常，停止当前水轮机运行，将应当流入当前水轮机的水资源通过导水系统导入其余水轮机中，并依据需求发电量与约束调整其余水轮机的叶片角度，以满足需求，并对当前水轮机进行检修； 所述预计数据曲线基于水轮机历史数据通过神经网络算法拟合得到。

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