技术领域
[0001] 本
发明涉及水电站技术领域，具体涉及一种水电站水库水位预测分析与控制方法。
背景技术
[0002]
梯级水电站群运行中，存在水库首尾相连的特点，当梯级水电站群中水库地理
位置相距较近时，水流在两级库区之间基本不存在
迟滞时间，水
力联系十分紧密。与常规梯级水库系统相比，该类梯级水库系统调控运行存在明显差异，对于该类梯级水库系统，若上游水库为年调节水库，下游为日调节水库，则上游或下游电站负荷变化即可引起下游库区水位出现巨大的变化。当梯级水库各级之间，存在负荷匹配关系时，该类水库水位变化可控，一旦出现负荷不匹配或事故跳闸异常情况，若此时下游电站闸
门计算调整不及时，则可能导致下游水库发生拉空或漫坝次生事故。
[0003] 对于梯级电站中的日调节水库，当库水位发生变化时，需及时调整闸门以防止出现水库漫坝或拉空现象。现阶段在闸门调整时，主要依据水情测报系统计算的来水数据进行闸门调整，闸门调整过程存在
精度不足的问题，同时依靠人工经验，当水位接近上限值时开大闸门开度，增加下泄流量；水位接近下限值时关小闸门开度，减少下泄流量。闸门调整主要依靠人的主观判断，存在随意性较大、精度不足的问题；对于水位走势预测分析也主要依靠人的经验进行判断，准确度低，并且实时性差。
发明内容
[0004] 本发明目的在于：针对梯级水电站水库水位预测及闸门调整精度不足的问题，提供一种水电站水库水位预测分析与控制方法，该方法能够准确预测水电站水库水位短期内变化趋势，进而对闸门进行调整，从而达到减少闸门操作频次，提高闸门调整精度，实现最大化利用水资源进行发电的目的。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种水电站水库水位预测分析与控制方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一、获取梯级水电站群实时运行信息；
[0008] 步骤二、计算水库内部蓄水流量变化量；
[0009] 步骤三、对水库水位趋势进行分析预测，绘制水位变化趋势图；
[0010] 步骤四、推算闸门调整建议开度，自动进行闸门开度调整；
[0011] 步骤五、当闸门调整需要增加下泄流量时，自动联动泄洪预警系统，及时将泄洪预警信息发送至下游防汛负责人。
[0012] 作为本发明的优选方案，步骤一中所述的水电站群实时运行信息是指从水电站
监控系统、水情测报系统中获取电站实时水位、历史水位、闸门开度、泄洪流量变化量信息。
[0013] 作为本发明的优选方案，步骤二中利用历史水位信息计算当前水位变化率，通过库容曲线得到水库内部蓄水流量变化量。
[0014] 作为本发明的优选方案，步骤三中在进行水库水位预测分析时，利用水库自适应原理，计算内部蓄水位变化量的预测值，并通过
迭代计算，得出库水位走势预测曲线。
[0015] 作为本发明的优选方案，水库自适应调节能力为闸门自适应调节能力与机组自适应调节能力的综合，其定义如下：
[0016] △Q＝△Q0+△Qij+△Qxij+△Qm
[0017] 其中，△Q为下游电站库水位变化△h后的入库流量增量；△Q0初始入库流量增量，可通过水文观测得知；△Qij为上下游电站在
水头均有变化时，两站机组发
电流量的自适应变化量；△Qxij为上下游电站在水头均有变化时，下游电站总的泄洪流量的自适应变化量；△Qm为库区降雨、
蒸发、用户用水等因素造成的入库流量损失。
[0018] 作为本发明的优选方案，步骤四中在库水位达到调整水位时，利用水量平衡原理，结合闸门泄流曲线，推算闸门调整建议开度。
[0019] 作为本发明的优选方案，步骤四中所述的自动进行闸门开度调整，分为正常情况闸门调整与紧急水位越限情况闸门调整。
[0020] 作为本发明的优选方案，当判断出需增加下泄流量时，发送联动
信号至泄洪预警系统，在闸门调整控制系统与泄洪预警系统之间增加联动
信号处理板，该板件通过硬接线、Modbus通讯方式、WiFi网络三种方式连接闸门控制系统与预警系统，联动信号处理板接收闸门控制系统发送的泄洪流量、泄洪时间信息，转发至泄洪预警系统，最后由泄洪预警系统发送泄洪预警信息给下游防汛负责人。
[0021] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0022] 本发明从水电站监控系统、水情测报系统中获取电站实时水位、历史水位、闸门开度、泄洪流量变化量信息，在此
基础上利用水量平衡原理、闸门自适应原理进行水位预测分析，并且绘制水位变化趋势图；根据绘制的水位趋势图开展闸门调整计算；当需增加下泄流量时可联动泄洪预警系统提前传递泄洪信息，最后进行闸门开度自动调整，当库水位接近设定限值时，及时给出闸门调整建议开度，能实现闸门自动调整；本发明可有效解决水电站水库水位预测及闸门调整精度不足的问题；在闸门下泄流量增加时，可联动泄洪预警系统，及时传递泄洪预警信息，确保下游人民生命与财产安全。
[0023] 本发明基于梯级水电站群有功负荷、库容曲线、闸门泄流曲线和库区水位越限模型，利用闸门自适应原理进行库区水位预测与闸门调整，不仅考虑正常运行状态闸门开度调整，还考虑到水位越限时闸门紧急调整，以确保水库水位运行在安全可控范围内，利用本发明，可以有效提高闸门操作的效率与计算精度，本发明可联动泄洪预警系统，可达到及时传递泄洪信息的效果，因此对梯级电站群具有重大意义和实际使用价值，利用本发明，可以达到根据水库水位预测变化趋势，进行闸门调整，从而达到减少闸门操作频次，将更多的水留在上级电站库区，最大化利用水资源进行发电的目的。
附图说明
[0025] 图2为本发明中的水位预测迭代过程。
[0026] 图3为本发明中的泄洪预警系统联动信号传递过程。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029] 实施例
[0030] 本实施例提供一种水电站水库水位预测分析与控制方法；
[0031] 如图1-图3所示，本实施例中的水电站水库水位预测分析与控制方法，包括以下步骤：
[0032] 步骤一、获取梯级水电站群实时运行信息；
[0033] 步骤二、计算水库内部蓄水流量变化量；
[0034] 步骤三、对水库水位趋势进行分析预测，绘制水位变化趋势图；
[0035] 步骤四、推算闸门调整建议开度，自动进行闸门开度调整；
[0036] 步骤五、当闸门调整需要增加下泄流量时，自动联动泄洪预警系统，及时将泄洪预警信息发送至下游防汛负责人。
[0037] 梯级水电站群运行中需重点关注电站间负荷匹配情况以及水库水位，当出现负荷不匹配或水位超出正常水位范围时，需提前进行预警、闸门调整计算、泄洪预警信息传递，首先从监控系统、水情测报系统中获取电站实时水位、历史水位、闸门开度信息，在此基础上开展闸门调整计算，当需增加下泄流量时还需联动泄洪预警系统提前传递泄洪信息，最后进行闸门开度自动调整。
[0038] 本实施例中，步骤一中所述的水电站群实时运行信息是指从水电站监控系统、水情测报系统中获取电站实时水位、历史水位、闸门开度、泄洪流量变化量信息。
[0039] 本实施例中，步骤二中利用历史水位信息计算当前水位变化率，通过库容曲线得到水库内部蓄水流量变化量。利用内部蓄水量变化量与泄洪流量变化量的
叠加，进行水库水位变化趋势预测。
[0040] 本实施例中，步骤三中在进行水库水位预测分析时，利用水库自适应原理，计算内部蓄水位变化量的预测值，并通过迭代计算，得出库水位走势预测曲线。水位预测分析具体过程为：通过步骤一获取的实时运行信息计算水电站水库内部蓄水量变化量，以当前时刻为起始点，预测下一时刻水位，利用水库自适应原理计算出下一时刻内部蓄水量变化量，再利用下一时刻内部蓄水量变化量计算下下一时刻水位，将计算所得水位数据存储于数组中，利用图标画图，得出水位预测趋势图。
[0041] 本实施例中，水库自适应调节能力为闸门自适应调节能力与机组自适应调节能力的综合，其定义如下：
[0042] △Q＝△Q0+△Qij+△Qxij+△Qm
[0043] 其中，△Q为下游电站库水位变化△h后的入库流量增量；△Q0初始入库流量增量，可通过水文观测得知；△Qij为上下游电站在水头均有变化时，两站机组发电流量的自适应变化量；△Qxij为上下游电站在水头均有变化时，下游电站总的泄洪流量的自适应变化量；△Qm为库区降雨、蒸发、用户用水等因素造成的入库流量损失。
[0044] 本实施例中，步骤四中当水库水位满足设定的闸门调整条件或内部蓄水量变化量满足设定的闸门调整条件时，利用水量平衡原理，结合闸门泄流曲线，推算闸门调整建议开度。若此时判定出需要进行增加下泄流量，则发送联动信号至泄洪预警系统，联动泄洪预警，待泄洪预警信息传送完毕之后，自动进行闸门开度的调整，调整完毕后，水位朝之前相反方向进行变化。
[0045] 本实施例中，步骤四中所述的自动进行闸门开度调整，分为正常情况闸门调整与紧急水位越限情况闸门调整。当水库水位越限，而正常调整方法未及时给出闸门调整反应时，切换程序至越限水位控制程序，进行闸门开度调整计算，若此时判定出需要进行增加下泄流量，则发送联动信号至泄洪预警系统，联动泄洪预警，待泄洪预警信息传送完毕之后，自动进行闸门开度的调整，调整完毕后，水位朝之前相反方向进行变化。
[0046] 本实施例中，当判断出需增加下泄流量时，发送联动信号至泄洪预警系统，在闸门调整控制系统与泄洪预警系统之间增加联动信号处理板，该板件通过硬接线、Modbus通讯方式、WiFi网络三种方式连接闸门控制系统与预警系统，联动信号处理板接收闸门控制系统发送的泄洪流量、泄洪时间信息，转发至泄洪预警系统，最后由泄洪预警系统发送泄洪预警信息给下游防汛负责人。
[0047] 本发明从水电站监控系统、水情测报系统中获取电站实时水位、历史水位、闸门开度、泄洪流量变化量信息，在此基础上利用水量平衡原理、闸门自适应原理进行水位预测分析，并且绘制水位变化趋势图；根据绘制的水位趋势图开展闸门调整计算；当需增加下泄流量时可联动泄洪预警系统提前传递泄洪信息，最后进行闸门开度自动调整，当库水位接近设定限值时，及时给出闸门调整建议开度，能实现闸门自动调整；本发明可有效解决水电站水库水位预测及闸门调整精度不足的问题；在闸门下泄流量增加时，可联动泄洪预警系统，及时传递泄洪预警信息，确保下游人民生命与财产安全。
[0048] 本发明基于梯级水电站群有功负荷、库容曲线、闸门泄流曲线和库区水位越限模型，利用闸门自适应原理进行库区水位预测与闸门调整，不仅考虑正常运行状态闸门开度调整，还考虑到水位越限时闸门紧急调整，以确保水库水位运行在安全可控范围内，利用本发明，可以有效提高闸门操作的效率与计算精度，本发明可联动泄洪预警系统，可达到及时传递泄洪信息的效果，因此对梯级电站群具有重大意义和实际使用价值，利用本发明，可以达到根据水库水位预测变化趋势，进行闸门调整，从而达到减少闸门操作频次，将更多的水留在上级电站库区，最大化利用水资源进行发电的目的。
[0049] 本实施例中所提供的水库水位预测分析与控制方法，已在某二级水电站水库水位控制中进行实践应用与检验。试验结果表明，本发明给出的预测趋势与实际水库水位运行趋势相符合，可以满足实际应用要求；同时在该二级水电站水库水位控制实际应用中，可以有效对水库泄洪闸门调整进行指导，能够满足对梯级水电站群水位控制的要求。
[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
