CN103714426A - 中小径流式水电站群一体化调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中小径流式水电站群一体化调度系统，数据汇集平台通过将从雨水情监测终端获得的雨水情信息、流量监测终端获得的流量信息，从电站运行监测终端获得的电站运行信息、电站装机信息、电网用电需求提供给调度计划编制平台，用于生成相应的调度计划，信息发布平台同样从数据汇集平台获得相关数据，用于综合展示流域内的各类信息，通过本发明的中小流域径流式水电站群网厂一体化调度系统的搭建，地县网厂进行一体化水电调度，改变以往传统的、单一的、粗犷的水电站管理模式，打破电网调度管理界限，提升中小型水电企业整体管理水平，实现节能减排、节水增发。

Description

中小径流式水电站群一体化调度系统

技术领域

               本发明涉及一种水电站调度系统 ，特别是一种中小径流式水电站群一体化调度系统。

 

背景技术

中小型水电站在我国数量十分庞大，我国山地众多，水电站星罗棋布，具不完全统计，福建省现有水电站6000余座，其中仅43座大中型水电站由省网统调，90%以上中小型水电站由地县级调度。当前，国内对大型水电站（装机容量大于250MW）、大型流域水电站群、单座水电站进行优化调度较为关注，投入较多研究。大型水电站发电优化调度平台适用于大型流域，开发投资大，对用户技术水平要求相对较高。而对中小流域径流式水电站（装机容量小于50MW）群进行优化调度鲜有见闻。当前中小流域径流式水电站群多凭借经验进行调度，信息化水平偏低，管理粗犷，无水电调度平台作支撑，常造成不必要的弃水或无水可发，水资源得不到充分利用，不能适应节能减排、节水增发要求。中小型水电站多凭借经验进行调度，管理粗犷，无统一的水电站群网厂一体化水电调度平台作支撑，常造成不必要弃水或无水可发，水能资源得不到充分利用。不能适应当前最严格水资源管理制度要求。这是当前由地县调度的中小型水电站客观存在的现象。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种汇集、采集发电相关水文、气象、电厂信息进行相关性计算、分析，按照水量平衡原理，优化水量调度、发电调度等环节，充分利用水资源，实现水电站群网厂一体化调度，使水电站群发电最多，效益最大的中小径流式水电站群一体化调度系统。

一种中小径流式水电站群一体化调度系统，包括有数据汇集平台、径流预报平台，调度计划编制平台、信息发布平台、数据汇集平台分别和径流预报平台、调度计划编制平台、信息发布平台信号连接，数据汇集平台通过将从雨水情监测终端获得的雨水情信息、流量监测终端获得的流量信息，以及防汛信息、水文信息、气象信息、空间数据、历史水文数据、水利工程数据提供给径流预报平台，用于来水的预报，数据汇集平台从电站运行监测终端获得的电站运行信息、电站装机信息、电网用电需求提供给调度计划编制平台，用于生成相应的调度计划，信息发布平台同样从数据汇集平台获得相关数据，用于综合展示流域内的各类信息，

径流预报平台向调度计划编制平台提供来水预报信息，调度计划编制平台向效益分析平台提供生成的各种调度计划，效益分析平台连接水电调度仿真平台，通过水电调度仿真平台，对各调度计划的效益进行分析，同时水电调度仿真平台还可以信息发布平台连接，用于对水电调度的情形进行仿真展示，

信息发布平台则通过与被控流域内的所有水电站进行信号连接，向各水电站发布最优调度计划，同时也可以向各水电站展示流域的各类综合信息以及仿真调度的效益和结果，为各水电站的其他决策工作提供信息支持。

所述的数据汇集平台：由终端采集和信息汇集两部分构成数据汇集平台，一方面通过建立水文监测站进行雨情、水情及流量等信息的监测，同时升级改造电厂自动化系统，实现对发电信息的采集；另一方面，从水文局、气象局、防汛办等多部门汇集系统所需各类气象、水文数据，如防汛信息、气象信息、空间数据、历史水文数据、水利工程数据等。数据汇集平台通过光纤、GPRS等多信道得到以上所有信息后，还实现对数据的汇集交换和数据的整合转换。

所述的径流预报平台，以数据汇集平台收集的实时雨水情信息做基础，通过数据抽取程序，多信道汇集至水箱预报模型进行计算，结合相邻梯级之间的水流演进时间构建成径流预报平台，分别编制各个水库的入库控制断面和该断面至坝址区间的预报方案，服务于调度计划编制平台，经过详细流域调查，根据中小流域梯级水库发电调度的实际业务情况，制作中小流域河道概化图。

所述的调度计划编制平台，在数据交换平台和径流预报平台的支持下，接入水电站群入库水量、各区间径流预测成果以及各电站运行信息、电站装机容量、电网用电需求，构建水电站群发电调度计划编制平台，该平台具有自动生成、手工调整两种发电调度计划调整模式，平台根据来水、库容、负荷等变化和电站发电调度规则，生成与之相匹配调度计划，可以为电站的腾库、回蓄、检修提供准确的信息支持。每个水库的集雨面积、来水情况、出库量、蓄水能力都不一样，每个水电站的机组数、单机容量、发电耗水量、开机时间、机组厂家、发电水头也不一致，因此，需根据每座水电站的实际来水情况编制每座水电站的发电调度计划。发电调度计划生成的结果包括表格及曲线图两种方式，生成的计划可进行人为经验调整，可直接修改调度计划表，调度计划曲线对应进行调整。反之，也可以通过选择曲线进行手工调整调度计划，调试计划表的数据也随之调整。调度计划编制平台可实现信息管理、模型管理、调度计划编制、计划管理等功能。

所述的效益分析平台，对于水电站而言机组经济运行的准则要求机组运行效率最高，发电量最高，耗水率最少，归结为水能得到了合理的利用，所获得的效益最高。构建水电调度仿真平台，通过仿真平台对实测数据和预报数据进行运算分析，引入每千瓦时电量所耗水量指标作比较，实现对调度计划的效益评估，从而构建成效益分析平台。针对每个水电站构建仿真模型，按照调度计划对每个水电站机型回蓄或腾库，根据预测的来水量以及来水时间，计算出水头，按照调度方案计算当开启不同数量机组时，所产生的电能，根据不同地方、不同时段的电能价值，分析整个过程中产生电能的总体效益。通过仿真系统，从发电效益出发，对调度平台生成的多套调度方案进行评估，在库水位运行变化的范围内，对不同水位变化的方案进行优劣对比，利用遗传算法通过对调度计划进行不断改进来寻找最优调度计划。用户可通过本系统的按小时、天、旬、月、季、年或者自定义方式对单位发电量的耗水量进行分析评价，从而达到发电精益化管理。为了保证美西水库的调度计划能产生较好的经济效益，分析提前半小时、提前15分钟、提前45分钟进行腾库的所有调度方案，同时也可以考虑腾库时打开机组数量多少，形成不同的调度方案，针对所有调度方案进行比对分析，获得最能符合调度中心要求的调度方案，并准备发布。

信息发布平台：

在各相关平台信息的支持下，建立WEB信息发布系统，通过系统权限控制，为流域地、县调、水电厂提供各种分类信息、流域预报计划、水电站群网厂一体化调度计划以及各类图片、视频、文档、报表资料的查询与分析统计服务。此外，信息发布平台还包括有流域综合展示系统和水电调度仿真展示系统，流域综合展示系统，基于流域三维电子沙盘，实现流域雨水情信息、气象信息、水库工程信息、水情预报信息、水电站运行信息的展示及查询。水电调度仿真展示系统，建立流域三维电子沙盘及流域概化图，基于流域三维电子沙盘上展示流域雨水情、水电站基础信息。基于流域概化图对各水电站运行状况、各水库入库断面（或监测断面）的来水等实时监测及预报信息进行动态查询显示。可对输入的调度方案以基于流域概化图上形式进行模拟展现，为中小流域径流式水电站群发电调度、运行、管理提供一个可视化决策支持大背景。

综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：

通过本发明的中小流域径流式水电站群网厂一体化调度系统的搭建，地县网厂进行一体化水电调度，改变以往传统的、单一的、粗犷的水电站管理模式，打破电网调度管理界限，提升中小型水电企业整体管理水平，实现节能减排、节水增发。

建立来水预报模型，结合水电站出力、电网需电信息的相关性进行分析，研究水电站群网厂一体化调度计划生成模型，优化水电站群调度方案，减少水头损失，满足最少弃水，使全流域发电效益最大化。

建立效益分析平台，通过每千瓦时电量所耗水量指标作比较，直观展示径流水电站群发电效益。效益看得见，有效引领中小水电向管理要效益的健康方向发展。

本提案在实现梯级水库来水量预测的基础上，采用统一数据输入输出结构，以数据库共享方式，实现水库来水与区间来水预测方案成果的统一管理与集成运用。 

附图说明

   图1为本发明的中小径流式水电站群一体化调度系统的结构图。

   图2是制作中小流域河道概化图的具体实施例示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1 

一种中小径流式水电站群一体化调度系统，包括有数据汇集平台、径流预报平台，调度计划编制平台、信息发布平台、数据汇集平台分别和径流预报平台、调度计划编制平台、信息发布平台信号连接，数据汇集平台通过将从雨水情监测终端获得的雨水情信息、流量监测终端获得的流量信息，以及防汛信息、水文信息、气象信息、空间数据、历史水文数据、水利工程数据提供给径流预报平台，用于来水的预报，数据汇集平台从电站运行监测终端获得的电站运行信息、电站装机信息、电网用电需求提供给调度计划编制平台，用于生成相应的调度计划，信息发布平台同样从数据汇集平台获得相关数据，用于综合展示流域内的各类信息，

径流预报平台向调度计划编制平台提供来水预报信息，调度计划编制平台向效益分析平台提供生成的各种调度计划，效益分析平台连接水电调度仿真平台，通过水电调度仿真平台，对各调度计划的效益进行分析，同时水电调度仿真平台还可以信息发布平台连接，用于对水电调度的情形进行仿真展示，

信息发布平台则通过与被控流域内的所有水电站进行信号连接，向各水电站发布最优调度计划，同时也可以向各水电站展示流域的各类综合信息以及仿真调度的效益和结果，为各水电站的其他决策工作提供信息支持。

数据汇集平台：

终端采集和信息汇集两部分构成数据汇集平台，一方面通过建立水文监测站进行雨情、水情及流量等信息的监测，同时升级改造电厂自动化系统，实现对发电信息的采集；另一方面，从水文局、气象局、防汛办等多部门汇集系统所需各类气象、水文数据，如防汛信息、气象信息、空间数据、历史水文数据、水利工程数据等。数据汇集平台通过光纤、GPRS等多信道得到以上所有信息后，还实现对数据的汇集交换和数据的整合转换。

径流预报平台：

数据汇集平台收集的实时雨水情信息做基础，通过数据抽取程序，多信道汇集至水箱预报模型进行计算，结合相邻梯级之间的水流演进时间构建成径流预报平台，分别编制各个水库的入库控制断面和该断面至坝址区间的预报方案，服务于调度计划编制平台。经过详细流域调查，根据中小流域梯级水库发电调度的实际业务情况，制作中小流域河道概化图，以汀江流域为例，获得流域及其上的发电站如图2所示：

相邻梯级之间的水流演进时间大致如下：

陂下—双溪口   105分钟

红塅—双溪口   120分钟

双溪口—美西   112分钟

美西—汀洲     60分钟

汀洲—回龙     75分钟

回龙—金山     150分钟

金山—涧头     45分钟

再根据采集的实时雨水情信息，基于水箱模型对中小流域径流式水电站群进行精度有保证的径流预报。通过流域河水演进过程模拟，反映/预演梯级水库发电联合调度过程流域各梯级水库的泄水情况及河道中洪峰/人造洪峰的演进过程，对各座水库来水和退水进行模拟，对各水电站不同时段入库量峰值、峰现时间等要素做出预测预报；对整体来水预报成果进行实时修正和人工干预。

如双溪口水电站在中午12点开机发电，预计发电机组泄水历时112分钟会流至下一级水库，综合考虑期间雨情等因素的影响，并通过对实时水情信息的收集，对以上径流的演进过程进行相应的修正，通过模拟提前进行对入库量峰值以及峰现时间进行预测预报。再根据下级水库美西水库的流域面积，计算流量对水位会有多少的变化。在一定情形下基于一些水电站可能因为一些大型取水点的存在，系统允许对相关预测进行人工干预。

调度计划编制平台：

该平台在数据交换平台和径流预报平台的支持下，接入水电站群入库水量、各区间径流预测成果以及各电站运行信息、电站装机容量、电网用电需求，构建水电站群发电调度计划编制平台，该平台具有自动生成、手工调整两种发电调度计划调整模式。平台根据来水、库容、负荷等变化和电站发电调度规则，生成与之相匹配调度计划，可以为电站的腾库、回蓄、检修提供准确的信息支持。每个水库的集雨面积、来水情况、出库量、蓄水能力都不一样，每个水电站的机组数、单机容量、发电耗水量、开机时间、机组厂家、发电水头也不一致，因此，需根据每座水电站的实际来水情况编制每座水电站的发电调度计划。发电调度计划生成的结果包括表格及曲线图两种方式，生成的计划可进行人为经验调整，可直接修改调度计划表，调度计划曲线对应进行调整。反之，也可以通过选择曲线进行手工调整调度计划，调试计划表的数据也随之调整。调度计划编制平台可实现信息管理、模型管理、调度计划编制、计划管理等功能。例如：由于水的径流预报平台显示下午13时，美西水库将迎接来自双溪口的来水，为了防止美西水库由于大量的来水而发生弃水现象，因此调度计划编制平台形成在美西水库的调度计划中，在双溪口来水出现前半小时进行提前放水发电，腾出一定库容接受来自双溪口的来水。

效益分析平台：

对于水电站而言机组经济运行的准则要求机组运行效率最高，发电量最高，耗水率最少，归结为水能得到了合理的利用，所获得的效益最高。构建水电调度仿真平台，通过仿真平台对实测数据和预报数据进行运算分析，引入每千瓦时电量所耗水量指标作比较，实现对调度计划的效益评估，从而构建成效益分析平台。针对每个水电站构建仿真模型，按照调度计划对每个水电站机型回蓄或腾库，根据预测的来水量以及来水时间，计算出水头，按照调度方案计算当开启不同数量机组时，所产生的电能，根据不同地方、不同时段的电能价值，分析整个过程中产生电能的总体效益。通过仿真系统，从发电效益出发，对调度平台生成的多套调度方案进行评估，在库水位运行变化的范围内，对不同水位变化的方案进行优劣对比，利用遗传算法通过对调度计划进行不断改进来寻找最优调度计划。用户可通过本系统的按小时、天、旬、月、季、年或者自定义方式对单位发电量的耗水量进行分析评价，从而达到发电精益化管理。为了保证美西水库的调度计划能产生较好的经济效益，分析提前半小时、提前15分钟、提前45分钟进行腾库的所有调度方案，同时也可以考虑腾库时打开机组数量多少，形成不同的调度方案，针对所有调度方案进行比对分析，获得最能符合调度中心要求的调度方案，并准备发布。

信息发布平台：

在各相关平台信息的支持下，建立WEB信息发布系统，通过系统权限控制，为流域地、县调、水电厂提供各种分类信息、流域预报计划、水电站群网厂一体化调度计划以及各类图片、视频、文档、报表资料的查询与分析统计服务。此外，信息发布平台还包括有流域综合展示系统和水电调度仿真展示系统，流域综合展示系统，基于流域三维电子沙盘，实现流域雨水情信息、气象信息、水库工程信息、水情预报信息、水电站运行信息的展示及查询。水电调度仿真展示系统，建立流域三维电子沙盘及流域概化图，基于流域三维电子沙盘上展示流域雨水情、水电站基础信息。基于流域概化图对各水电站运行状况、各水库入库断面（或监测断面）的来水等实时监测及预报信息进行动态查询显示。可对输入的调度方案以基于流域概化图上形式进行模拟展现，为中小流域径流式水电站群发电调度、运行、管理提供一个可视化决策支持大背景。 

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (8)

1.一种中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：包括有数据汇集平台、径流预报平台，调度计划编制平台、信息发布平台、数据汇集平台分别和径流预报平台、调度计划编制平台、信息发布平台信号连接，数据汇集平台通过将从雨水情监测终端获得的雨水情信息、流量监测终端获得的流量信息，以及防汛信息、水文信息、气象信息、空间数据、历史水文数据、水利工程数据提供给径流预报平台，用于来水的预报，数据汇集平台从电站运行监测终端获得的电站运行信息、电站装机信息、电网用电需求提供给调度计划编制平台，用于生成相应的调度计划，信息发布平台同样从数据汇集平台获得相关数据，用于综合展示流域内的各类信息，

径流预报平台向调度计划编制平台提供来水预报信息，调度计划编制平台向效益分析平台提供生成的各种调度计划，效益分析平台连接水电调度仿真平台，通过水电调度仿真平台，对各调度计划的效益进行分析，同时水电调度仿真平台还可以信息发布平台连接，用于对水电调度的情形进行仿真展示，

信息发布平台则通过与被控流域内的所有水电站进行信号连接，向各水电站发布最优调度计划，同时也可以向各水电站展示流域的各类综合信息以及仿真调度的效益和结果，为各水电站的其他决策工作提供信息支持。

2.根据权利要求1所述的中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：所述的数据汇集平台由终端采集和信息汇集两部分构成数据汇集平台，一方面通过建立水文监测站进行雨情、水情及流量等信息的监测，实现对发电信息的采集；另一方面，从各部门汇集系统所需各类气象、水文数据，数据汇集平台通过通信方式到以上所有信息后，还实现对数据的汇集交换和数据的整合转换。

3.根据权利要求2所述的中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：所述的径流预报平台，以数据汇集平台收集的实时雨水情信息做基础，通过数据抽取程序，多信道汇集至水箱预报模型进行计算，结合相邻梯级之间的水流演进时间构建成径流预报平台，分别编制各个水库的入库控制断面和该断面至坝址区间的预报方案，服务于调度计划编制平台，经过详细流域调查，根据中小流域梯级水库发电调度的实际业务情况，制作中小流域河道概化图。

4.根据权利要求3所述的中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：所述的调度计划编制平台在数据交换平台和径流预报平台的支持下，接入水电站群入库水量、各区间径流预测成果以及各电站运行信息、电站装机容量、电网用电需求，构建水电站群发电调度计划编制平台，所述的调度计划编制平台具有自动生成、手工调整两种发电调度计划调整模式，所述的调度计划编制平台根据来水、库容、负荷等变化和电站发电调度规则，生成与之相匹配调度计划，为电站的腾库、回蓄、检修提供准确的信息支持。

5.根据权利要求4所述的中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：发电调度计划生成的结果包括表格及曲线图两种方式，生成的计划可进行人为经验调整，可直接修改调度计划表，调度计划曲线对应进行调整，反之，也可以通过选择曲线进行手工调整调度计划，调试计划表的数据也随之调整，调度计划编制平台可实现信息管理、模型管理、调度计划编制、计划管理等功能。

6.根据权利要求5所述的中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：所述的效益分析平台为通过构建水电调度仿真平台，通过仿真平台对实测数据和预报数据进行运算分析，引入每千瓦时电量所耗水量指标作比较，实现对调度计划的效益评估，从而构建成效益分析平台，针对每个水电站构建仿真模型，按照调度计划对每个水电站机型回蓄或腾库，根据预测的来水量以及来水时间，计算出水头，按照调度方案计算当开启不同数量机组时，所产生的电能，根据不同地方、不同时段的电能价值，分析整个过程中产生电能的总体效益，过仿真系统，从发电效益出发，对调度平台生成的多套调度方案进行评估，在库水位运行变化的范围内，对不同水位变化的方案进行优劣对比，利用遗传算法通过对调度计划进行不断改进来寻找最优调度计划，用户可通过本系统的按小时、天、旬、月、季、年或者自定义方式对单位发电量的耗水量进行分析评价，从而达到发电精益化管理。

7.根据权利要求6所述的中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：所述的信息发布平台在各相关平台信息的支持下，建立WEB信息发布系统，通过系统权限控制，为流域地、县调、水电厂提供各种分类信息、流域预报计划、水电站群网厂一体化调度计划以及各类图片、视频、文档、报表资料的查询与分析统计服务。

8.根据权利要求7所述的中小径流式水电站群一体化调度系统，其特征在于：所述的信息发布平台还包括有流域综合展示系统和水电调度仿真展示系统，流域综合展示系统，基于流域三维电子沙盘，实现流域雨水情信息、气象信息、水库工程信息、水情预报信息、水电站运行信息的展示及查询，所述的水电调度仿真展示系统，建立流域三维电子沙盘及流域概化图，基于流域三维电子沙盘上展示流域雨水情、水电站基础信息，基于流域概化图对各水电站运行状况、各水库入库断面或监测断面的来水等实时监测及预报信息进行动态查询显示，可对输入的调度方案以基于流域概化图上形式进行模拟展现，为中小流域径流式水电站群发电调度、运行、管理提供一个可视化决策支持大背景。

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