一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法技术

本发明专利技术公开了一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法。按下述步骤进行：a、对水轮机运转特性曲线进行数字化；b、建立水轮机运转特性曲线的出力‑水头‑效率三维空间数字模型；c、制作需读取水轮机效率值的出力‑水头空间点阵文件；d、通过空间分析读取水轮机效率值：根据出力‑水头空间点阵文件的空间坐标、在水轮机运转特性曲线的出力‑水头‑效率三维空间数字模型中，读取出力‑水头空间点阵文件各出力‑水头点处的水轮机效率值。本发明专利技术具有工作量小，耗时短和效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法
本专利技术涉及水利水电工程
，特别是一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法。
技术介绍
在水电站前期勘测设计中，水轮机机型比选是关键的一步，其比选过程如下：首先给定水轮机假定效率，在假定水轮机效率情况下进行径流调节计算，计算出相应于长序列径流的水头-出力点阵，然后在进行比选的各水轮机运转特性曲线上读取各水头-出力点阵对应的水轮机效率，以计算基于出力的加权平均效率，再修正假定的水轮机效率，计算不同水轮机机型对应的发电量(发电机的效率相同)，以此计算结果进行水轮机机型比选。水轮机机型比选中电量计算比选的关键是计算各比选水轮机的加权平均效率，由于在此过程中水轮机的运转特性曲线是三维坐标下的曲线(水头H-出力P-效率η三维坐标)，且水轮机厂家提供的水轮机运转特性曲线往往是图片(jpg)格式，在目前水电站的前期设计中，水轮机机型比选过程中的电量计算比选通常是人工手动将径流调节计算出的长系列水头-出力点阵(通常有数百甚至数千个点阵)逐个从各比选水轮机运转特性曲线上读取相应的水轮机效率，以此计算各比选水轮机的加权平均效率，由于读取各出力-水头点阵的水轮机效率时是手工逐个读取，因此比选机型耗时几乎与比选机型数量及水头-出力点阵的数量成同倍比增长，这样的方式工作量大、耗时长、效率低，且主观性和任意性均较大，已不再适应水电站前期设计对质量、进度等的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法。本专利技术具有工作量小，耗时短和效率高的特点。本专利技术的技术方案：一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法，按下述步骤进行：a、对水轮机运转特性曲线进行数字化：将图片格式的水轮机运转特性曲线进行坐标校准建立出力-水头坐标系，对坐标校准后的水轮机运转特性曲线进行数字化，得到数字化后的水轮机运转特性曲线；b、建立水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型：以数字化后的水轮机运转特性曲线为模板，建立水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型；c、制作需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵文件：根据水轮机假定效率进行径流调节计算得到的众多需要读取效率值的出力-水头点阵，制作需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵文件；d、通过空间分析读取水轮机效率值：根据出力-水头空间点阵文件的空间坐标、在水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型中，读取出力-水头空间点阵文件各出力-水头点处的水轮机效率值。前述的水轮机运转特性曲线效率值读取方法中，所述的步骤a具体为：将图片格式的水轮机运转特性曲线导入ArcGIS平台，采用ArcGIS的地理校准工具进行坐标校准，建立出力-水头坐标系，然后创建用于数字化水轮机运转特性曲线的shapefile图层，并对校准后的水轮机运转特性曲线进行数字化，得到数字化后的水轮机运转特性曲线。前述的水轮机运转特性曲线效率值读取方法中，所述的步骤b具体为：以数字化后的水轮机运转特性曲线为模板，采用ArcGIS平台的创建TIN工具创建水轮机水头-出力-效率三维TIN模型，再将TIN模型转换为栅格化的三维数字模型，得到水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型。前述的水轮机运转特性曲线效率值读取方法中，所述的步骤c具体为：根据水轮机假定效率进行径流调节计算得到的众多需要读取效率值的出力-水头点阵，并分别以出力-水头点阵的各出力值和水头值为横纵坐标，采用ArcGIS平台的创建点工具创建出力-水头点的shapefile点文件，即得到需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵文件。前述的水轮机运转特性曲线效率值读取方法中，所述的步骤d具体为：采用ArcGIS平台的ExtractValuestopoints工具，根据出力-水头空间点阵文件的空间坐标、在水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型中、读取出力-水头空间点阵文件各出力-水头点处的水轮机效率值，所述的水轮机效率值用于计算水轮机加权平均效率值。前述的水轮机运转特性曲线效率值读取方法中，步骤d完成后，采用ArcGIS平台的Modelbuilder建模功能，将步骤b～步骤d整合成工具模块，以实现批量自动读取。有益效果与现有技术相比，本专利技术突破了传统人工手动在图纸上读取效率值的局限，有效解决了水轮机机型比选过程中水轮机效率值读取耗时长、重复性工作多、主观任意性大等问题，形成一套新颖实用、高效准确的水轮机效率值读取方法，为水电工程前期勘测设计过程中水轮机的高效比选提供了技术支持。经实验对比，以1000个出力-水头点阵的效率值读取为例，传统人工方法耗时需大约40h，采用本专利技术方法仅需0.4h左右，大大提高了工作效率。综上可知，本专利技术不仅大大降低了人工工作量，而且耗时短，有效提高了工作效率。附图说明图1本专利技术的流程图；图2水轮机运转特性曲线坐标校准及数字化示例图；图3需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵示意图；图4水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维栅格数字模型示例图；图5基于ArcGIS的水轮机效率值批量读取模型图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。实施例1。一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法，如图1所示，按下述步骤进行：a、对水轮机运转特性曲线进行数字化(如图2所示)：将图片格式的水轮机运转特性曲线进行坐标校准建立出力-水头坐标系，对坐标校准后的水轮机运转特性曲线进行数字化，得到数字化后的水轮机运转特性曲线；b、建立水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型：以数字化后的水轮机运转特性曲线为模板，建立水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型；c、制作需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵文件：根据水轮机假定效率进行径流调节计算得到的众多需要读取效率值的出力-水头点阵(如表1所示为需读取效率值的出力-水头点示例)，制作需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵文件(如图3所示)；表1d、通过空间分析读取水轮机效率值：根据出力-水头空间点阵文件的空间坐标、在水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型中，读取出力-水头空间点阵文件各出力-水头点处的水轮机效率值。前述的步骤a具体为：将图片格式(如jpg格式)的水轮机运转特性曲线导入ArcGIS平台，采用ArcGIS的地理校准工具进行坐标校准，建立出力-水头坐标系(P～H坐标系，其中横坐标为出力P，纵坐标为水头H)，然后创建用于数字化水轮机运转特性曲线的shapefile图层，并对校准后的水轮机运转特性曲线进行数字化，得到数字化后的水轮机运转特性曲线。前述的步骤b具体为：以数字化后的水轮机运转特性曲线为模板，采用ArcGIS平台的创建TIN工具(CreatTIN和EditTIN工具)创建水轮机水头-出力-效率三维TIN模型，再使用TINtoRaster工具将TIN模型转换为栅格化的三维数字模型，得到水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型(如图4所示)。前述的步骤c具体为：根据水轮机假定效率进行径流调节计算得到的众多需要读取效率值的出力-水头点阵，并分别以出力-水头点阵的各出力值和水头值为横纵坐标，采用ArcGIS平台的创建点工具(Add本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法，其特征在于，按下述步骤进行：a、对水轮机运转特性曲线进行数字化：将图片格式的水轮机运转特性曲线进行坐标校准建立出力‑水头坐标系，对坐标校准后的水轮机运转特性曲线进行数字化，得到数字化后的水轮机运转特性曲线；b、建立水轮机运转特性曲线的出力‑水头‑效率三维空间数字模型：以数字化后的水轮机运转特性曲线为模板，建立水轮机运转特性曲线的出力‑水头‑效率三维空间数字模型；c、制作需读取水轮机效率值的出力‑水头空间点阵文件：根据水轮机假定效率进行径流调节计算得到的众多需要读取效率值的出力‑水头点阵，制作需读取水轮机效率值的出力‑水头空间点阵文件；d、通过空间分析读取水轮机效率值：根据出力‑水头空间点阵文件的空间坐标、在水轮机运转特性曲线的出力‑水头‑效率三维空间数字模型中，读取出力‑水头空间点阵文件各出力‑水头点处的水轮机效率值。

【技术特征摘要】
1.一种水轮机运转特性曲线效率值读取方法，其特征在于，按下述步骤进行：a、对水轮机运转特性曲线进行数字化：将图片格式的水轮机运转特性曲线进行坐标校准建立出力-水头坐标系，对坐标校准后的水轮机运转特性曲线进行数字化，得到数字化后的水轮机运转特性曲线；b、建立水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型：以数字化后的水轮机运转特性曲线为模板，建立水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型；c、制作需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵文件：根据水轮机假定效率进行径流调节计算得到的众多需要读取效率值的出力-水头点阵，制作需读取水轮机效率值的出力-水头空间点阵文件；d、通过空间分析读取水轮机效率值：根据出力-水头空间点阵文件的空间坐标、在水轮机运转特性曲线的出力-水头-效率三维空间数字模型中，读取出力-水头空间点阵文件各出力-水头点处的水轮机效率值。2.根据权利要求1所述的水轮机运转特性曲线效率值读取方法，其特征在于，所述的步骤a具体为：将图片格式的水轮机运转特性曲线导入ArcGIS平台，采用ArcGIS的地理校准工具进行坐标校准，建立出力-水头坐标系，然后创建用于数字化水轮机运转特性曲线的shapefile图层，并对校准后的水轮机运转特性曲线进行数字化，得到数字化后的水轮机运转特性曲线。3.根据权利要求2所述的水轮机运转特性曲线效...

【专利技术属性】
技术研发人员：范正行，蒲小芳，叶绪纲，宋雄，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52