技术领域
[0001] 本
发明涉及电气电
力技术领域，特别是涉及一种区域水电站调度控制方法和装置。
背景技术
[0002] 长期以来，我国小水电站存在“重建轻管”的现象。近年来，传统的水利向资源水利转变，如何充分利用小水电站的资源，尽可能减少小水电站建设和运行所带来的环境负面影响，逐渐成为发展绿色水电的重要研究方向。
[0003] 目前，小水电站在节能优化调度中存在很多突出的问题：小水电站长期无序开发，造成管理方面的很大困难；小水电站大多是无调节性能的径流式电站，很难承担
电网调峰任务，汛期来水与大水电有同步性，容易与大中型水电计划发生冲突，冲击电网主网，造成大、小水电站弃水现象；小水电富集地区一般远离负荷中心，其
时空分布特性差异较大，与电网联系薄弱，对电网的影响更为明显，在一些情况下甚至成为制约电网安全运行、电网输
电能力和电网接纳绿色发电能力的主要
瓶颈。
[0004] 此外，小水电建设会造成水质和水量时空分布的改变，会导致河流自然功能失调和
生态系统的退化甚至破坏，常常表现在河流径流变化节律改变、水量减少、水质恶化、河床
变形、栖息地多样性减少、
生物分布变化、
生物多样性减少等等。
[0005] 综上，小水电的节能优化调度问题既需要考虑提供小水电资源的利用率，又需要考虑降低小水电对附近生态环境的影响程度。
发明内容
[0006] 基于此，有必要针对传统技术中的问题提供一种区域水电站调度控制方法，该方法能够兼顾水电站利用效率和水电站上下游生态水量。
[0007] 一种区域水电站调度控制方法，包括如下步骤：
[0008] 读取当前时段调度区域各个水电站的发电参数，其中，所述发电参数包括发电引用流量、发电平均
水头以及并网点
电压；
[0009] 根据当前时段的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数，利用预设的节能优化调度模型，求解获得当前时段各水电站的最优发电引用流量；
[0010] 若水电站的所述并网点电压小于或等于该水电站预设的电压控制限值，则根据所述最优发电引用流量控制该水电站的发电引用；
[0011] 若水电站的所述并网点电压大于该水电站对应的预设电压控制限值，则修正所述最优发电引用流量，根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。
[0012] 相应地，本发明还提供一种区域水电站调度控制装置，包括如下模
块：
[0013] 第一读取模块，用于读取当前时段调度区域各个水电站的发电参数，其中，所述发电参数包括发电引用流量、发电平均水头以及并网点电压；
[0014] 最优引用求解模块，用于根据当前时段的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数，利用预设的节能优化调度模型，求解获得当前时段各水电站的最优发电引用流量；
[0015] 第一控
制模块，用于在水电站的所述并网点电压小于或等于该水电站预设的电压控制限值时，根据所述最优发电引用流量控制该水电站的发电引用；
[0016] 第二
控制模块，用于在水电站的所述并网点电压大于该水电站对应的预设电压控制限值时，修正所述最优发电引用流量，根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。
[0017] 本发明所述方法首先读取当前时段调度区域各个水电站的发电参数；然后根据当前时段的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数，利用预设的节能优化调度模型，求解获得当前时段各水电站的最优发电引用流量；在水电站的所述并网点电压小于或等于该水电站预设的电压控制限值时，根据所述最优发电引用流量控制该水电站的发电引用；在水电站的所述并网点电压大于该水电站对应的预设电压控制限值时，则修正所述最优发电引用流量，根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。本发明所述的区域水电站调度控制方法，能够一方面利用最小生态需水为边界条件，保证了水电站上下游所需要的生态水量，减小了对水电站上下游的生态的影响，另一方面兼顾了小水电站并网点的电压情况，在并网点电压的合理接受范围内，既提高水电站的利用效率又保证电网的安全稳定运行。
附图说明
[0018] 图1为本发明一种区域水电站调度控制方法第一个
实施例流程图；
[0019] 图2为本发明一种区域水电站调度控制方法第二个实施例流程图；
[0020] 图3为本发明一种区域水电站调度控制方法第三个实施例流程图；
[0021] 图4为本发明一种区域水电站调度控制方法第四个实施例流程图；
[0022] 图5为本发明一种区域水电站调度控制方法第五个实施例流程图；
[0023] 图6为本发明一种区域水电站调度控制装置第一个实施例中的结构示意图；
[0024] 图7为本发明一种区域水电站调度控制装置第二个实施例中的结构示意图；
[0025] 图8为本发明一种区域水电站调度控制装置第三个实施例中的结构示意图；
[0026] 图9为本发明一种区域水电站调度控制装置最后一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0029] 图1是本发明的一种区域水电站调度控制方法在第一个实施例中的流程示意图，本实施例的区域水电站调度控制方法可以由计算机CPU、嵌入式工业
控制器等处理设备来执行，例如PLC(Programmable Logic Controller可编程式逻辑控制器)、ARM控制器(Acorn RISC Machine)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程
门阵列)等。
[0030] 如图1所示，本实施例中的区域水电站调度控制方法，包括以下步骤：
[0031] S110：读取当前时段调度区域各个水电站的发电参数；
[0032] 其中，所述发电参数包括发电引用流量QNt、发电平均水头hNt以及并网点电压VNt；
[0033] 本发明实施例中，根据调度区域内的水电站数量，对调取区域内的各个水电站依次编号为1，2，……，N。且本发明实施例将调度周期分为T个时间段，t为当前时段，其中，t＝1，2，……，T。
[0034] 所述发电引用流量表示水电站N在当前时段t内单位时间通过
水轮机且用来发电的水量。所述发电引用流量可以通过水电站N中设置在水轮机内的流量测量装置测量获得，其单位为立方米每秒。
[0035] 所述发电平均水头表示水电站N在当前时段t内的算术平均水头也可以是电能加权平均水头，其单位为米。
[0036] 所述并网点电压可以通过设置在并网点的电压测量装置获得，也可以通过电网潮流计算获得。
[0037] 本领域技术人员还可以通过其他方式获得当前时段t调度区域各个水电站的发电参数。
[0038] S120：根据当前时段的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数，利用预设的节能优化调度模型，求解获得当前时段各水电站的最优发电引用流量；
[0039] 读取预设的节能优化调度模型，依次将所述当前时段t的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数代入所述节能优化调度模型中，从而建立当前时段t的调度区域水电站节能优化调度模型，并通过求最优解
算法，例如
遗传算法、模拟
退火算法、爬山算法、粒子群算法、蚁群算法等，求解获得当前时段t各水电站的最优发电引用流量QNopt.。
[0040] S130：若水电站的所述并网点电压小于或等于该水电站预设的电压控制限值，则根据所述最优发电引用流量控制该水电站的发电引用；
[0041] 依次判断水电站N的所述并网点电压VNt是否小于或等于水电站N所对应的预设的电压控制限值VCmax。在本发明实施例中，所述电压控制限值VCmax的取值范围为[1.07VN,1.12VN]，其中，VN为水电站N的并网点额定电压。在具体的实施过程中，可以由用户预先输入或者选择所述电压控制限值VCmax的取值范围中的其中一个值来设定所述电压控制限值VCmax的具体取值，本领域技术人员还可以通过其他方式确定所述电压控制限值VCmax的取值范围中的其中一个值来设定所述电压控制限值VCmax的具体取值。
[0042] 若水电站N的并网点电压VNt小于或等于水电站N所对应的预设的电压控制限制VCmax，则意味着水电站N在当前时段t的并网点电压VNt处于合理范围之内，只需要对水电站N按照该水电站对应的所述最优发电引用流量QNopt.控制水电站N的发电引用，即控制水电站N在调度周期中下一时段的发电引用流量保持最优发电引用流量QNopt。
[0043] S140：若水电站的所述并网点电压大于该水电站对应的预设电压控制限值，则修正所述最优发电引用流量，根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。
[0044] 若水电站N的并网点电压VNt大于水电站N所对应的预设的电压控制限制VCmax，则意味着水电站N在当前时段t的并网点电压VNt超出合理范围之内，所述最优发电引用流量QNopt.不再适用。此时，在本发明实施例中，先按照预设算法修正所述最优发电引用流量QNopt.，然后根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用，对只需要对水电站N按照该水电站对应的所述最优发电引用流量QNopt.控制水电站N的发电引用，即控制水电站N在调度周期中下一时段的发电引用流量保持所述修正后的最优发电引用流量。
[0045] 本发明首先读取当前时段调度区域各个水电站的发电参数；然后根据当前时段的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数，利用预设的节能优化调度模型，求解获得当前时段各水电站的最优发电引用流量；在水电站的所述并网点电压小于或等于该水电站预设的电压控制限值时，根据所述最优发电引用流量控制该水电站的发电引用；在水电站的所述并网点电压大于该水电站预设的电压控制限值时，则修正所述最优发电引用流量，根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。本发明所述的区域水电站调度控制方法，能够一方面利用最小生态需水为边界条件，保证了水电站上下游所需要的生态水量，减小了对水电站上下游的生态的影响，另一方面兼顾了小水电站并网点的电压情况，在并网点电压的合理接受范围内，既提高水电站的利用效率又保证电网的安全稳定运行。
[0046] 请参阅图2，其为本发明一种区域水电站调度控制方法第二个实施例流程图。在本发明的第二个实施例中，上述S120可以包括以下S210-S220。
[0047] S210：根据所述发电参数计算获得在当前时段内各个水电站的发电量；
[0048] 本发明实施例，可以以此根据水电站N的发电参数利用电网潮流计算在当前时段t内水电站N的发电量。
[0049] 在本发明的一个优选的实施例中，请参阅图3，所述S210可以包括以下S310-S320：
[0050] S310：读取调度区域各个水电站的出力系数；
[0051] 读取水电站N的出力系数，水电站N的出力系数一般为一确定值，本发明实施例中，可以将该出力系数存储在设备管理
服务器中，以便
访问读取。
[0052] S320：利用预设发电量公式计算得到在当前时段内各个水电站的发电量；
[0053] 将水电站N的出力系数和水电站N的发电参数，以及当前时段t的时长代入预设发电量公式，从而得到在当前时段t内水电站N的发电量。
[0054] 所述预设发电量公式数学表达式为：ENt＝ANQNthNtts，其中，ENt为当前时段t的水电站N的发电量，AN为水电站N的出力系数，QNt为水电站N在当前时段t的发电引用流量，hNt为水电站N在当前时段t的发电平均水头，ts为当前时段t的时长。
[0055] S220：将所述发电参数、所述当前时段的时长以及所述发电量代入预设的节能优化调度模型，利用遗传算法计算获得各水电站的最优发电引用流量；
[0056] 为考虑水电站调节的效率，本发明实施例中将所述节能优化调度模型的目标函数定为水电站发电量最大。即所述节能优化调度模型以发电引用流量为控制变量，以调度区域水电站发电量最大为目标函数。
[0057] 同时，为了兼顾水电站上下游生态水量，所述节能优化调度模型的约束条件包括：
[0058] 1、水电站库容在当前时段t所允许的最大库容和最小库容之间；
[0059] 2、水电站的发电引用流量在当前时段t水轮机的最大允许流量和水电站下游的最小生态流量之间；
[0060] 3、水电站在当前时段t的出力在该水电站允许的最小出力和最大出力之间；
[0061] 4、下一时段的库容等于当前时段t库容加上库容变化量，该库容变化量为当前时段t水库入库流量与所述发电引用流量的差值再乘所述当前时段t的时长的积。
[0062] 所述节能优化调度模型的数学表达式为：
[0063]
[0064] 约束条件
[0065] 其中，vtmin、vtmax分别为水电站N库容在当前时段t所允许的最小库容、最大库容；qNmax为水电站N的水轮机的最大允许流量，qNmin为水电站N下游的最小生态流量；WNmin、WNmax分别为水电站N允许的最小出力、最大出力；ENt/ts为水电站N在当前时段t的平均出力；vt、vt+1分别为水电站N在当前时段t的库容、下一时段的库容；qrt为当前时段t水电站N的水库入库流量。
[0066] 本发明实施例中，可以将所述水电站N库容在当前时段t所允许的最小库容和最大库容、所述水电站N的水轮机的最大允许流量和水电站N下游的最小生态流量、所述水电站N允许的最小出力和最大出力存储在设备管理服务器中，通过访问设备管理服务器的方式获得，除此之外，也可以通过用户即时输入的方式获得。
[0067] 本发明实施例可以通过设置在水电站N内的流量
传感器获得所述当前时段t水电站N的水库入库流量，以及利用库容检测装置获得所述水电站N在当前时段t的库容、所述水电站N在下一时段的库容，亦或者通过用户输入的方式获得所述当前时段t水电站N的水库入库流量、所述水电站N在当前时段t的库容和所述水电站N在下一时段的库容，本领域技术人员还可以通过其他方式获得，本发明实施例不做限制。
[0068] 请参阅图4，其为本发明一种区域水电站调度控制方法第四个实施例流程图。在本发明所述方法的第四个实施例中，上述S140，可以包括以下S410-S440，其中，上述S140中的修正所述最优发电引用流量，包括以下S410-S430。
[0069] S410：根据预设比例减少所述最优发电引用流量，得到修正发电引用流量；
[0070] 所述预设比例在本发明实施例中可以是5％～10％，即根据5％～10％的比例减少所述最优发电引用流量，减少后的最优发电引用流量即为修正发电引用流量。例如，最优发电引用流量为100m3/s，减少后的最优发电引用流量为90～95m3/s，因此，修正发电引用流量为90～95m3/s。具体地，在实施过程中，所述预设比例的具体数值可以通过用户输入的方式确定。
[0071] S420：若所述修正发电引用流量小于或等于预设的下游最小生态流量，则将所述下游最小生态流量判定为修正后的最优发电引用流量；
[0072] 判断所述修正发电引用流量是否小于或等于预设的下游最小生态流量，若所述修正发电引用流量小于或等于预设的下游最小生态流量，则说明水电站N如果按照修正发明引用流量调节容易导致水电站N上游所拦截的库容过大，从而影响水电站N下游的生态水量。此时，为保证水电站N下游生态水量，本发明实施例中将所述下游最小生态流量判定为修正后的最优发电引用流量，从而能够利用下游最小生态流量控制该水电站的发电引用，保证水电站下游的生态效益。
[0073] S430：若所述修正发电引用流量大于预设的下游最小生态流量，则将所述修正发电引用判定为修正后的最优发电引用流量。
[0074] 如果所述修正发电引用流量大于预设的下游最小生态流量，则说明水电站N发电时流向下游的水量已经能够满足水电站N下游的生态要求，此时为了保证发电效率尽可能提高水电站N的利用效率，本发明实施例将所述修正发电引用判定为修正后的最优发电引用流量，从事能够根据所述修正发电引用控制该水电站在下一时段的发电引用。
[0075] S440：根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。
[0076] 如图5所示，其为本发明一种区域水电站调度控制方法第五个实施例流程图。在本发明所述方法的第五个实施例中，S130或者S140之后可以进一步地包括以下S510。
[0077] S510：若当前时段不是调度周期的最后一个时段，则继续获取下一时段调度区域各个水电站的发电参数，调度控制下一时段的各个水电站的发电引用直到调度周期结束。
[0078] 本发明实施例将调度周期分为T个时间段，若当前时段t不是调度周期的最后一个时段，则说明还需要进一步对调度区域在下一时段中进行调度。在下一时段结束时，此时下一时段经过
迭代即为当前时段t，重复以上实施例步骤，即可继续获取下一时段调度区域各个水电站的发电参数，调度控制下一时段的各个水电站的发电引用直到调度周期结束。
[0079] 若当前时段t为调度周期的最后一个时段，则说明针对调度区域中各水电站的调度已经完成，结束调度。
[0080] 需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
[0081] 根据上述本发明的方法，本发明还提供区域水电站调度控制装置，下面结合附图及较佳实施例对本发明的输变电设备状态检修时间检测装置进行说明。
[0082] 请参看图6，图6为本发明的装置在第一个实施例中的结构示意图。如图6所示，该实施例中的装置包括：
[0083] 第一读取模块610，用于读取当前时段调度区域各个水电站的发电参数，其中，所述发电参数包括发电引用流量、发电平均水头以及并网点电压；
[0084] 最优引用求解模块620，用于根据当前时段的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数，利用预设的节能优化调度模型，求解获得当前时段各水电站的最优发电引用流量；
[0085] 第一控制模块630，用于在水电站的所述并网点电压小于或等于该水电站预设的电压控制限值时，根据所述最优发电引用流量控制该水电站的发电引用；
[0086] 第二控制模块640，用于在水电站的所述并网点电压大于该水电站对应的预设电压控制限值时，修正所述最优发电引用流量，根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。
[0087] 以上各模块的具体实施方式参见方法实施例，此处不再赘述。
[0088] 本发明首先通过第一读取模块610读取当前时段调度区域各个水电站的发电参数；然后利用最优引用求解模块620根据当前时段的时长以及所述调度区域各个水电站的发电参数，利用预设的节能优化调度模型，求解获得当前时段各水电站的最优发电引用流量；第一控制模块630在水电站的所述并网点电压小于或等于该水电站预设的电压控制限值时，根据所述最优发电引用流量控制该水电站的发电引用；同时，第二控制模块640在水电站的所述并网点电压大于该水电站预设的电压控制限值时，则修正所述最优发电引用流量，根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。本发明所述的区域水电站调度控制装置，能够一方面利用最小生态需水为边界条件，保证了水电站上下游所需要的生态水量，减小了对水电站上下游的生态的影响，另一方面兼顾了小水电站并网点的电压情况，在并网点电压的合理接受范围内，既提高水电站的利用效率又保证电网的安全稳定运行。
[0089] 如图7所示，在本发明的装置在第二个实施例中，所述最优引用求解模块620可以包括以下发电量计算模块710和最优引用计算模块720：
[0090] 发电量计算模块710，用于根据所述发电参数计算获得在当前时段内各个水电站的发电量；
[0091] 最优引用计算模块720，用于将所述发电参数、所述当前时段的时长以及所述发电量代入预设的节能优化调度模型，利用遗传算法计算获得各水电站的最优发电引用流量；
[0092] 其中，所述节能优化调度模型以发电引用流量为控制变量，以区域小水电群发电量最大为目标函数，且约束条件包括：水电站库容在当前时段所允许的最大库容和最小库容之间、水电站的发电引用流量在当前时段水轮机的最大允许流量和水电站下游的最小生态流量之间、水电站在当前时段的出力在该水电站允许的最小出力和最大出力之间以及下一时段的库容等于当前时段库容加上库容变化量，该库容变化量为当前时段水库入库流量与所述发电引用流量的差值再乘所述当前时段的时长的积。
[0093] 优选地，所述发电量计算模块710，具体可以用于：
[0094] 读取调度区域各个水电站的出力系数；利用预设发电量公式计算得到在当前时段内各个水电站的发电量，所述预设发电量公式数学表达式为：ENt＝ANQNthNtts，其中，ENt为当前时段t的水电站N的发电量，AN为水电站N的出力系数，QNt为水电站N在当前时段t的发电引用流量，hNt为水电站N在当前时段t的发电平均水头，ts为当前时段t的时长。
[0095] 如图8所示，在本发明的装置在又一个实施例中，所述第二控制模块640，可以包括：
[0096] 修正模块810，用于根据预设比例减少所述最优发电引用流量，得到修正发电引用流量；
[0097] 第一判定模块820，用于在所述修正发电引用流量小于或等于预设的下游最小生态流量时，将所述下游最小生态流量判定为修正后的最优发电引用流量；
[0098] 第二判定模块830，用于在所述修正发电引用流量大于预设的下游最小生态流量时，将所述修正发电引用判定为修正后的最优发电引用流量。
[0099] 优化控制模块840，用于根据修正后的最优发电引用流量控制该水电站的发电引用。
[0100] 如图9所示，在本发明的装置在最后的一个实施例中，所述区域水电站调度控制装置，还可以包括：
[0101] 循环控制模块810，用于在当前时段不是调度周期的最后一个时段时，将下一时段作为当前时段调用所述第一读取模块610、所述最优引用求解模块620、所述第一控制模块630和所述第二控制模块640。
[0102] 本发明的装置实施例与方法相对应，装置实施例中各模块的具体实现方式参见方法是实施例，此处不再赘述。
[0103] 上述区域水电站调度控制装置可执行本发明实施例所提供的区域水电站调度控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0104] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以
电子硬件、或者计算机
软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0105] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本
说明书记载的范围。
[0106] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
