【技术实现步骤摘要】
梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法及系统
本专利技术属于梯级水电站群防洪调度领域，具体涉及梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法及系统。
技术介绍
梯级水电站彼此之间时刻受到水力和自身工况的约束，必须在梯级各级电站的综合约束条件下建立调洪模型，确保整个梯级方方面面的防洪安全，特别是在抗洪救灾等紧急情况下的控制模式，是梯级水电站防洪度汛中的重要问题。随着梯级水电站建设规模的不断扩大，一次洪水涉及的维度和数据量呈几何级被迅速增加，手工手段无法全面跟踪这些数据的变化，有必要将累计的经验调度思维采用自动化的方式实现，达到整个梯级的调控目的。泄洪闸门自动集中控制中生成详细的控制开度策略，供梯级水电站运行人员参考决策，在防洪调度和洪水兴利等方面有不可替代的作用。传统的水电站防洪调度以单电站为调节对象，外部信息匮乏，内部信息孤岛，加上上游水库调洪扰动，只能在来水预测精度不高的条件下开展人工洪水调度，被动根据当前情况进行泄洪调整，头痛医头脚痛医脚，既无法达到安全、经济、高效的水电站运行需求，也不能充分发挥水电站自身调节性能。随着现代通信网络、自动化元件、计算机技术的飞速发展，闸门远程控制智能化程度不断提高，从最开始的人工操作测量到继电器、接触器等机械组合逻辑，到工业计算机的应用，特别是信息化时代基于PLC的分布式闸门控制系统的出现，加上远程监控系统的发展，闸门远程操作控制已没有技术瓶颈。从目前各水利枢纽的建设来看，闸门电气自动元件和远程控制已经成熟。自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)取代传统继电...
【技术保护点】
1.梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、制定各种水库水位控制区间，根据流量级和时效性制定水库水位控制策略，并存储在策略库中，并将梯级各防洪发电设施的数据按照不同优先顺序和梯级关系转化成对应电站的静态参数，存储在数据库中；S2、应用程序实时接收梯级水库水位、电站出力、闸门状态和开度，同时读取预计出力、预报流量预设参数，按等出力计算方式计算出各级电站的入库流量、发电流量、泄洪流量和出库流量数据，通过水量平衡演算模拟出梯级各水库水位过程，选择相应策略进行洪水再分配，经过泄洪闸门分段步长突变计算开度来调整控制水库水位，同时将闸门开度结果存储在预开度表中；S3、泄洪闸门预开度表进入操作时间内时，触发给流域生产管理系统进行在线命令审批和操作前的准备工作，闸门远程控制系统负责泄洪闸门开度的执行并将执行结果反馈，实时更新水情信息。
【技术特征摘要】
1.梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、制定各种水库水位控制区间，根据流量级和时效性制定水库水位控制策略，并存储在策略库中，并将梯级各防洪发电设施的数据按照不同优先顺序和梯级关系转化成对应电站的静态参数，存储在数据库中；S2、应用程序实时接收梯级水库水位、电站出力、闸门状态和开度，同时读取预计出力、预报流量预设参数，按等出力计算方式计算出各级电站的入库流量、发电流量、泄洪流量和出库流量数据，通过水量平衡演算模拟出梯级各水库水位过程，选择相应策略进行洪水再分配，经过泄洪闸门分段步长突变计算开度来调整控制水库水位，同时将闸门开度结果存储在预开度表中；S3、泄洪闸门预开度表进入操作时间内时，触发给流域生产管理系统进行在线命令审批和操作前的准备工作，闸门远程控制系统负责泄洪闸门开度的执行并将执行结果反馈，实时更新水情信息。2.根据权利要求1所述的梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法，其特征在于：所述步骤S1中，各种水库包括库容大有调节性能A类水库和库容小无调节性能B类水库，A类水库为季调节以上水库，B类水库为日调节以下水库，由A类水库和B类水库共同组成梯级水库，由A类水库的电站和B类水库的电站共同组成梯级水电站。3.根据权利要求2所述的梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法，其特征在于：所述A类水库和B类水库的水位控制策略如下：A类水库：水库未达到汛限水位，根据该电站在梯级中的调蓄、调泄规程结合中长期水文预报流量在最大蓄水速率内建立A类电站水位上蓄策略；水库蓄至汛限水位后，根据水文预报洪水流量的级别和梯级联合拦洪、错峰和滞洪需求后的来水流量级别划定水位控制区间Q级～Zmin～Zmax；Zmin和Zmax分别是水库正常运行的最低和最高水位；B类水库：根据年内不同时期洪水特性结合预报演算到坝前流量的类型和大小级别在水库死水位Z死与其汛限水位Z限之间设置水位控制区间T～Q级～Zmin～Zmax组成水库水位控制策略库，当预计水库水位超出该区间则调整出入库流量改变水位变化方向，实时水位Zt在Zmin～Zmax之间浮动；所述A类水库和B类水库在满足以下条件时进入相应的调度模式：a、在电站区间洪水和上游电站出库组成大而复杂时，进入防洪调度模式；b、当流域各区域来水平稳且短期内没有大的改变时，进入平稳调度模式；c、当需要对中小洪水进行兴利调度时，进入兴利调度模式；d、当实时水位Zt＞Zmax或Zt＜Zmin，水库水位进入越限水位且一定时间未得到有效控制时，进入越限调度模式；e、当出现某水电站发生全站机组或线路全停，下游供水不能达到生态和引用供水需求时，进入应急供水调度模式。4.根据权利要求3所述的梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法，其特征在于：所述防洪调度模式为：在水库水位运行至上下边界时，通过对泄洪闸门泄洪量的调整使水库水位在一定时长后靠近控制区间的中间值，通过上级电站出流过程加区间产汇流计算出电站的入库流量，根据预设的电站出力过程计算出发点流量过程，再根据目标库水位与调整时水库水位的库容差在一定时长上的流量换算，最后通过水量平衡计算出泄洪流量，进行B类电站泄洪闸门开度的分配；泄洪流量目标函数为：其中，Zi，max和Zi，min为B类第i级电站策略表中某流量级下的上下限水位；f(Z)为水位库容换算函数；Δt为策略表中执行时长；为时段平均泄洪流量、平均发电流量和平均入库流量；所述平稳调度模式为：采用等流量水位趋势控制策略：通过调整梯级各电站的泄洪流量，电站的出入库流量维持某个固定流量差，使电站水位到达分期分流量级水位控制上限时按该差值形成逐渐下降趋势，到达下限时再按该差值形成逐渐上升趋势，使电站水库水位在运行范围内相对均匀的往返；等流量水位趋势控制策略泄洪目标函数为：其中，ΔQi为B类第i级水电站的固定流量差值；Zi，t≥Zi，max时，ΔQi为正数；Zi，t≤Zi，min时，ΔQi为负数；所述兴利调度模式为：综合调度规程和各级电站对水库运行水位、流量级别调节性能相关参数，有偏向性的控制水库水位在各区间的涨落速度，根据来水的大小，采用非线性的水位时间变化速率策略，将库水位停留在偏高或偏低或者偏中间的位置，使高水位兴利，低水位防洪；非线性的水位目标函数为：F＝min│Zi，t+Δt-Zi，min-μ(Zi，max-Zi，min)│，(0<μ<1)其中，Zi，t+Δt为第i级电站库水位由Zi，t经过Δt时长执行后的水位，其值靠近水位运行范围的某一偏向性的位置，其随时间Δt的变化关系根据μ的取值选用不同的非线性函数，通过函数附加的水位变化速率控制让水库水位长时间停留在特定区域，该函数为正态或偏态分布函数或如下多项式结构：Zi，t+Δt＝Zi，t+KnΔtn+Kn-1Δtn-1+…+K1Δt，(n＝1,2,3…)；所述越限调度模式为：当水库水位超出设定的水位范围，根据超出部分水量的大小调整泄洪流量，使水库水位在一定时长后回归至正常运行范围内；此时，Zi，t>Zi，max或Zi，t<Zi，min，水位需要回归的边界水位为：则泄洪的目标函数为：其中执行时长Δt为越限量大小的函数：Δt＝Ki·min(│Zi，t-Zi，max│，│Zi，t-Zi，min│)Ki是与i电站库容大小有关的系数；所述应急供水调度模式为：泄洪的目标函数为：其中，Qi机，j为第i电站第j台机组的过流量，为空载或空转流量，共m1台机组；Qi泄，j为第i电站第j个泄洪闸门的泄洪流量，共m2个泄洪闸；Qi供为第i电站下游供水需求流量。5.根据权利要求4所述的梯级水电站泄洪闸门开度实时自动分配方法，其特征在于：所述步骤S2的演算过程为：S21、实时采集当前梯级水库水位、电站出力、闸门状态和开度数据进行初始化，然后接口预报入库流量和静态参数进入电站运行模拟器；S22、计算出第一级电站的模拟未来运行过程，将该模拟过程与限制参数进行比对；S23、然后将模拟过程中越限时段的水量进行再分配，当判断水位越限时，调整泄洪流量将水库水位在目标时间内调整至目标水位；S24、分配后的水量在满足闸门状态、优先级、开度约束、工况约束条件的前提下，分配给电站泄洪闸门具体的开度；S25、调整后的泄洪闸门开度过程再...
【专利技术属性】
技术研发人员：王甫志，罗玮，陈在妮，朱艳军，李佳，
申请(专利权)人：国电大渡河流域水电开发有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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