一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法技术

本发明专利技术涉及一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法，包括以下步骤：根据水情监测系统实时获取水库的水位和洪水预报流量，利用水库的水位和洪水预报流量判断洪水等级；根据防洪首要防护对象和洪水等级，判断水库的泄洪流量；根据泄洪流量和改进灰狼算法对水库闸门群进行构建模型；利用模型调度水库闸门群。相对现有技术，本发明专利技术能减少调度工作量，提高了水库防洪决策的安全性、可靠性、准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法


[0001]本专利技术涉及防洪
，具体而言，特别涉及一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法。

技术介绍

[0002]水库防洪调度强调将大坝自身的安全始终放在第一位；其次是最大出库流量不能大于入库洪峰流量；目前大部分水电站防洪调度主要依靠人工经验制定调度方案，面对调度限制条件以及不断变化的洪水情况，水库防洪时闸门操作频繁、工作量巨大；调度方案人为计算容易产生失误或偏差，增加防洪风险；调度方案审批时间较长，泄洪闸门操作响应性差。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种能减少调度工作量，提高了水库防洪决策的安全性、可靠性、准确性的基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法，包括以下步骤：
[0005]根据水情监测系统实时获取水库的水位和洪水预报流量，利用水库的水位和洪水预报流量判断洪水等级；
[0006]根据防洪首要防护对象和洪水等级，判断水库的泄洪流量；
[0007]根据泄洪流量和改进灰狼算法对水库闸门群进行构建模型；
[0008]利用模型调度水库闸门群。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0010]进一步，判断洪水等级包括以下步骤：根据水库的实时水位和洪水预报流量进行削峰调度；对削峰调度过程中的水库水位进行判断，当水库水位超过水库设计的防洪水位，则洪水为超过防洪标准的洪水，同时根据超过防洪水位的等级获得洪水等级。
[0011]进一步，判断水库的泄洪流量具体包括以下步骤：
[0012]洪水等级等级过高时，以水库安全为首要防护对象，根据水库的最大容量和洪水等级，计算出水库的泄洪流量；否则，以下游的防洪安全为首要防护对象，水库的泄洪流量控制在下游的防洪安全以下。
[0013]进一步，根据泄洪流量和改进灰狼算法对水库闸门群进行构建模型包括以下步骤：
[0014]步骤1、构建水库调度问题模型：包括水库调度问题描述和模型构建；
[0015]步骤2、对于水库的闸门以及单位时间内的泄洪量进行编码，采用闸门编码和泄洪量编码的自然数两段式编码；创建空的档案，同时设置算法参数；
[0016]步骤3、采用随机和启发式的组合方式生成规模为初始种群；
[0017]步骤4、将初始种群与档案合并，计算合并后种群中所有个体的适应度值来评价该种群中的所有个体，确定决策层个体α、β、δ，并更新档案；
[0018]步骤4、判断是否达到算法终止条件，当达到终止条件则转入步骤8，否则转入步骤6；
[0019]步骤6、对档案中灰狼个体进行划分全局跟踪和局部搜寻，通过相应的操作后得到新的个体；
[0020]步骤7、将执行跟踪操作和搜寻操作新生成的个体合并生成新一代灰狼种群；然后转步骤4，进行下一次迭代；
[0021]步骤8、算法结束，输出满意解，通过满意解得到水库的闸门编码及对应的泄洪量编码排序。
[0022]本专利技术的有益效果是：基于改进灰狼算法构建水库闸门群防洪调度模型，优化水库闸门群操作计划，使不同阶段泄洪闸门能够更加均匀地下泄，大幅度减少调闸次数和频率，减轻了调度的工作量和难度；提高了水库防洪决策的安全性、可靠性、准确性，可使水库的闸门调度决策更加符合实际需求，提高了防洪调度的智能化水平。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法的流程图。
具体实施方式
[0024]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0025]如图1所示，一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法，包括以下步骤：
[0026]根据水情监测系统实时获取水库的水位和洪水预报流量，利用水库的水位和洪水预报流量判断洪水等级；
[0027]根据防洪首要防护对象和洪水等级，判断水库的泄洪流量；
[0028]根据泄洪流量和改进灰狼算法对水库闸门群进行构建模型；
[0029]利用模型调度水库闸门群。
[0030]上述实施例中，判断洪水等级包括以下步骤：根据水库的实时水位和洪水预报流量进行削峰调度；对削峰调度过程中的水库水位进行判断，当水库水位超过水库设计的防洪水位，则洪水为超过防洪标准的洪水，同时根据超过防洪水位的等级获得洪水等级。
[0031]上述实施例中，判断水库的泄洪流量具体包括以下步骤：
[0032]洪水等级等级过高时，以水库安全为首要防护对象，根据水库的最大容量和洪水等级，计算出水库的泄洪流量；否则，以下游的防洪安全为首要防护对象，水库的泄洪流量控制在下游的防洪安全以下。
[0033]上述实施例中，根据泄洪流量和改进灰狼算法对水库闸门群进行构建模型包括以下步骤：
[0034]步骤1、构建水库调度问题模型：包括水库调度问题描述和模型构建；
[0035]步骤2、对于水库的闸门以及单位时间内的泄洪量进行编码，采用闸门编码和泄洪量编码的自然数两段式编码；创建空的档案，同时设置算法参数；
[0036]步骤3、采用随机和启发式的组合方式生成规模为初始种群；
[0037]步骤4、将初始种群与档案合并，计算合并后种群中所有个体的适应度值来评价该种群中的所有个体，确定决策层个体α、β、δ，并更新档案；
[0038]步骤4、判断是否达到算法终止条件，当达到终止条件则转入步骤8，否则转入步骤6；
[0039]步骤6、对档案中灰狼个体进行划分全局跟踪和局部搜寻，通过相应的操作后得到新的个体；
[0040]步骤7、将执行跟踪操作和搜寻操作新生成的个体合并生成新一代灰狼种群；然后转步骤4，进行下一次迭代；
[0041]步骤8、算法结束，输出满意解，通过满意解得到水库的闸门编码及对应的泄洪量编码排序。
[0042]本实施例根据水库的水位、水库容量、洪水流量和洪水等级，以及防洪目标，基于改进灰狼算法构建水库闸门群防洪调度模型，优化水库闸门群操作计划，使不同阶段泄洪闸门能够更加均匀地下泄，大幅度减少调闸次数和频率，减轻了调度的工作量和难度；改进灰狼算法可以大大减少计算量，尤其适用于多目标闸门调度优化的复杂场景；提高了水库防洪决策的安全性、可靠性、准确性，可使水库的闸门调度决策更加符合实际需求，提高了防洪调度的智能化水平。
[0043]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法，其特征在于：包括以下步骤：根据水情监测系统实时获取水库的水位和洪水预报流量，利用水库的水位和洪水预报流量判断洪水等级；根据防洪首要防护对象和洪水等级，判断水库的泄洪流量；根据泄洪流量和改进灰狼算法对水库闸门群进行构建模型；利用模型调度水库闸门群。2.根据权利要求1所述的基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法，其特征在于：判断洪水等级包括以下步骤：根据水库的实时水位和洪水预报流量进行削峰调度；对削峰调度过程中的水库水位进行判断，当水库水位超过水库设计的防洪水位，则洪水为超过防洪标准的洪水，同时根据超过防洪水位的等级获得洪水等级。3.根据权利要求1所述的基于改进灰狼算法的水库闸门群多目标防洪优化调度方法，其特征在于：判断水库的泄洪流量具体包括以下步骤：洪水等级等级过高时，以水库安全为首要防护对象，根据水库的最大容量和洪水等级，计算出水库的泄洪流量；否则，以下游的防洪安全为首要防护对象，水库的泄洪流量控制在下游的防...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎文明，王晓东，吴承华，吴礼国，韦浩杰，
申请(专利权)人：国家电投集团广西长洲水电开发有限公司，
类型：发明
国别省市：