CN103914787A - 一种减少弃水发生的预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少弃水发生的预警方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S01：实时收集流域内水位、雨量、流量情况；通过数据汇集平台接入防汛、水文、气象部门的共享信息，作为数据支持；步骤S02：定义宏条件；步骤S03：判断是否产生弃水；步骤S04：计算出该水电站弃水的发生时间；步骤S05：预警信息自动生成；步骤S06：预警信息发布。本发明通实现入库流量的预报，结合水库水位和出库流量，对弃水进行预警，并及时发布弃水预警信息给工作人员，辅助编制出腾库、回蓄、检修、高水位、电网削峰发电调度计划提供参考，最大限度减少弃水、合理调配运行水位，节水增发，提高水能利用率，实现利益最大化。

Description

一种减少弃水发生的预警方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，特别是一种减少弃水发生的预警方法。

背景技术

水电站/水库在调度过程中，由于防洪要求或正常水利水位的限制，设定其水位在某一时段内不得超过某一阈值，这一水位称之为限制水位，在汛期为防洪限制水位，非汛期为正常蓄水位。根据实际运行调度规则，若在某一时期入库流量大于某一值，并且水位超出了限制水位，将按指定的流量下泄，此时下泄流量可能会大于发电机组最大过机流量，而多出的那部分流量，由于没有产生效益，因此称其为弃水。

由于天气、水文环境的不稳定性，因此不针对水电站进行调度管理，一方面可能造成大量的弃水或无水可发。当前，中小流域径流式水电站群多凭借经验进行调度，这种调度管理粗犷，水电调度信息化水平偏低且大多无来水预报系统，皆采用人工进行判断，上级水电站开机泄水时采用电话方式告知下级水电站，下级水电站根据经验估算和判断来水情况，这种预测预报方法不科学、信息可靠性低，造成一些不必要的弃水，调度效果不是很理想，依然经常产生大量弃水，水资源得不到充分利用，不能适应当前节能减排、节水增发的实际要求。

另一方面，不针对水电站进行调度管理可能造成电站发电功率降低。中小流域径流式水电站群存在“库套库”现状，下级水电站蓄水过高时会提高上级水电站的尾水位，造成水头损失，而上游来水量是无法估算，造成水头难以保持一个较合理的水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少弃水发生的预警方法，实现入库流量的预报，结合水库水位和出库流量，对弃水进行预警，并及时发布弃水预警信息给工作人员，辅助编制出腾库、回蓄、检修、高水位、电网削峰发电调度计划提供参考，最大限度减少弃水、合理调配运行水位，节水增发，提高水能利用率，实现利益最大化。

本发明采用以下方案实现：该方法包括以下步骤：

步骤S01：实时收集流域内水位、雨量、流量情况；通过数据汇集平台接入防汛、水文、气象部门的共享信息，作为数据支持；

步骤S02：定义宏条件：定义出库水量                                               ，入库水量，则出入库水量差值与当地水库可接受缓冲库容量的比；

步骤S03：根据步骤S01的数据，通过来水预报系统预报的入库流量，结合当前水库水位以及出库流量，通过所述宏条件的预警策略比对，判断是否产生弃水；

步骤S04：当监测/预报数据达到弃水预警宏条件时，系统会结合当前水库水位、入库流量、出库流量和该水库水位-库容曲线函数，对水电站机组耗水量进行分析，计算出该水电站弃水的发生时间；

步骤S05：预警信息自动生成，自定义的宏条件配备相应的预警报文，实现当预警满足某条宏条件时，中间件自动进行预警报文生成，并调用相应的预警模板，生成相应的预警信息；

步骤S06：自动生成的预警信息缓存到预警队列信息池中，预警队列信息根据预先配置好的派送规则将预警信息配送到各个预警发布设备中。

在本发明一实施例中，所述是否产生弃水的判断方式是：库中当出入库水量差值在一定范围内时，经过一定时间，其对水库的影响可控制在当地水库可接受缓冲库容量内，，则不满足相应的宏条件；但出入库水量差值超过该范围，则经过一定时间，其对水库的影响将大于当地水库可接受缓冲库容量，，即满足相应的宏条件，即将发生弃水。

在本发明一实施例中，所述计算弃水的发生时间的方式如下：

分析时，令当前水库水位，通过水库水位-库容曲线函数，当前水库蓄水量为， 为保证不发生弃水，则

，

当时，即将开始发生弃水；

则距离水电站弃水发生的时间为：

。

在本发明一实施例中，所述的预警报文分为两个部分，前半部分存储分配的宏条件识别码，后半部分存储预警的相关信息，包括宏条件的预警信息码，自动调用模板信息码。

在本发明一实施例中，所述模板包括预警图文信息模板、语言模板、文字模板及新增自定义模板。

在本发明一实施例中，所述步骤S06中将预警信息配送到各个预警发布设备中是通过中间件调用短信、广播、传真预警发布设备的相关接口，将自动生成的弃水预警信息推送给相关人员。

本发明通过搭建基于中间件的发电弃水预警方法，解决中小流域径流式水电站群信息化水平低，库容调节能力低下，易造成不必要弃水的问题。弃水预警信息化使得弃水预警更加精确，提高了弃水预警的准确率，优化了水库用水，提高了水资源利用率，借助信息化手段汇集雨水情实测/预报等多源信息，并对数据进行有效整合，根据宏条件判断是否会发生弃水；当数据信息达到或超过某宏条件时，结合水位-库容曲线函数计算得出弃水发生的时间；同时通过调用预警模板自动生成预警信息，并选择预警发布设备，将预警信息发布通知到相关人员，辅助其制定相应的发电调度计划，最大限度减少弃水，达到合理调配运行水位、节水增发、水能利用率、利益最大化的目的。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图。

图2是本发明方法原理流程示意图。

图3是本发明实施例来水预报示意图。

图4是本发明实施例弃水时间计算示意图。

图5是本发明实施例预警消息自动生成示意图。

图6为本发明实施例信息发布示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参见图1，本实施例提供一种减少弃水发生的预警方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S01：实时收集流域内水位、雨量、流量情况；通过数据汇集平台接入防汛、水文、气象部门的共享信息，作为数据支持；

步骤S02：定义宏条件：定义出库水量，入库水量，则出入库水量差值与当地水库可接受缓冲库容量的比；

步骤S03：根据步骤S01的数据，通过来水预报系统预报的入库流量，结合当前水库水位以及出库流量，通过所述宏条件的预警策略比对，判断是否产生弃水；

步骤S04：当监测/预报数据达到弃水预警宏条件时，系统会结合当前水库水位、入库流量、出库流量和该水库水位-库容曲线函数，对水电站机组耗水量进行分析，计算出该水电站弃水的发生时间；

步骤S05：预警信息自动生成，自定义的宏条件配备相应的预警报文，实现当预警满足某条宏条件时，中间件自动进行预警报文生成，并调用相应的预警模板，生成相应的预警信息；

步骤S06：自动生成的预警信息缓存到预警队列信息池中，预警队列信息根据预先配置好的派送规则将预警信息配送到各个预警发布设备中。

具体的，请参见图2，是本发明方法原理流程示意图。本发明具体包括如下步骤：

1、多源数据整合。发电弃水预警需要水位、雨量、流量等监测/预报数据的支持。本申请提案一方面通过自建水雨情、流量监测站点，实时收集流域内水位、雨量、流量情况；另一方面，通过数据汇集平台接入防汛、水文、气象等兄弟部门共享信息，为系统提供数据支持。由于各部门数据类型不同，通过中间件技术实现多种数据的整合。

2、宏条件自定义。宏条件是判断是否产生预警的关键性条件，预警服务出产时，默认提供通用性宏条件，但由于各地的基础情况不同，所以采用的宏条件也各不相同，提供宏条件自定义功能，用户可结合当地的实际情况对宏条件进行设置、维护、更新。定义出库水量，入库水量，则出入库水量差值与当地水库可接受缓冲库容量的比对为一种宏条件；由于不同水库的可接受缓冲库容量不同，有的水库规模较大，其可接受缓冲库容量较大，在一定时间周期内，所能承受的出入库水量差值大，而有的水库规模小，相应能承受的出入库水量差值也小。

3、宏条件满足判定。构建来水预报系统模型根据采集的实时雨水情信息，对各电站不同时段入库量峰值、峰现时间等要素做出预测预报，结合当地水文特征，能利用气象预报成果和专家经验以及未来域的来水进行粗略预测和估报，通过来水预报系统的计算，则可预测出未来一段时间内的入库流量，其过程图如图3所示。预报的入库流量，结合当前水库水位（水头）以及出库流量，通过宏条件的预警策略比对，判断是否产生弃水。库中当出入库水量差值在一定范围内时，经过一定时间，其对水库的影响可控制在当地水库可接受缓冲库容量内，，则不满足相应的宏条件；但出入库水量差值超过该范围，则经过一定时间，其对水库的影响将大于当地水库可接受缓冲库容量，，即满足相应的宏条件，即将发生弃水。

4、弃水时间计算。图4为弃水时间计算示意图；当监测/预报数据达到弃水预警宏条件时，系统会结合当前水库水位、入库流量、出库流量和该水库水位-库容曲线函数，对水电站机组耗水量进行分析，计算出该水电站弃水的发生时间。分析时，令当前水库水位，通过水库水位-库容曲线函数，当前水库蓄水量为， 为保证不发生弃水，则

，

当时，即将开始发生弃水。

由于，

因此，

；

显然，弃水发生前；

距离水电站弃水发生的时间为：

5、预警信息自动生成。图5为预警消息自动生成示意图，自定义的宏条件配备相应的预警报文，实现当预警满足某条宏条件时，中间件自动进行预警报文生成（预警报文分为两个部分，前半部分存储分配的宏条件识别码，后半部分存储预警的相关信息，包括宏条件的预警信息码，自动调用模板信息码等），并调用相应的预警模板，生成相应的预警信息。本案例中已预先为弃水发生的宏条件配备了相应的弃水发生预警报文，监测/预报数据达到弃水预警宏条件时，中间件便会自动生成相应的预警报文，预警报文前半部分为弃水预警发生的识别码，后半部分存储有预警的相关信息，如弃水产生时间，以及需要调用的用于弃水预警的模板信息。中间件对预警模板提供了定制功能，包括了预警图文信息模板、语言模板、文字模板及新增自定义模板等。当预警模板接收到预警报文时，对报文的信息进行提取转换，形成预警信息，以便满足各种预警设备的预警发布需求。

6、预警信息发布。图6为信息发布示意图；自动生成的预警信息缓存到预警队列信息池中，预警队列信息根据预先配置好的派送规则将预警信息配送到各个设备中，中间件通过调用短信、广播、传真等预警发布设备的相关接口，将自动生成的弃水预警信息推送给相关人员，提醒其迅速采取措施，避免水资源浪费，提高水资源利用率。

本发明通过搭建基于中间件（该中间件如图1中的虚线框1中所示）的发电弃水预警方法，解决中小流域径流式水电站群信息化水平低，库容调节能力低下，易造成不必要弃水的问题。弃水预警信息化使得弃水预警更加精确，提高了弃水预警的准确率，优化了水库用水，提高了水资源利用率，借助信息化手段汇集雨水情实测/预报等多源信息，并对数据进行有效整合，根据宏条件判断是否会发生弃水；当数据信息达到或超过某宏条件时，结合水位-库容曲线函数计算得出弃水发生的时间；同时通过调用预警模板自动生成预警信息，并选择预警发布设备，将预警信息发布通知到相关人员，辅助其制定相应的发电调度计划，最大限度减少弃水，达到合理调配运行水位、节水增发、水能利用率、利益最大化的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (6)

1.一种减少弃水发生的预警方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S01：实时收集流域内水位、雨量、流量情况；通过数据汇集平台接入防汛、水文、气象部门的共享信息，作为数据支持；

步骤S02：定义宏条件：定义出库水量                                               ，入库水量，则出入库水量差值与当地水库可接受缓冲库容量的比；

步骤S03：根据步骤S01的数据，通过来水预报系统预报的入库流量，结合当前水库水位以及出库流量，通过所述宏条件的预警策略比对，判断是否产生弃水；

步骤S04：当监测/预报数据达到弃水预警宏条件时，系统会结合当前水库水位、入库流量、出库流量和该水库水位-库容曲线函数，对水电站机组耗水量进行分析，计算出该水电站弃水的发生时间；

步骤S05：预警信息自动生成，自定义的宏条件配备相应的预警报文，实现当预警满足某条宏条件时，中间件自动进行预警报文生成，并调用相应的预警模板，生成相应的预警信息；

步骤S06：自动生成的预警信息缓存到预警队列信息池中，预警队列信息根据预先配置好的派送规则将预警信息配送到各个预警发布设备中。

2.根据权利要求1所述的减少弃水发生的预警方法，其特征在于：所述是否产生弃水的判断方式是：库中当出入库水量差值在一定范围内时，经过一定时间，其对水库的影响可控制在当地水库可接受缓冲库容量内，，则不满足相应的宏条件；但出入库水量差值超过该范围，则经过一定时间，其对水库的影响将大于当地水库可接受缓冲库容量，，即满足相应的宏条件，即将发生弃水。

3.根据权利要求1所述的减少弃水发生的预警方法，其特征在于：所述计算弃水的发生时间的方式如下：

分析时，令当前水库水位，通过水库水位-库容曲线函数，当前水库蓄水量为， 为保证不发生弃水，则

，

当时，即将开始发生弃水；

则距离水电站弃水发生的时间为：

。

4.根据权利要求1所述的减少弃水发生的预警方法，其特征在于：所述的预警报文分为两个部分，前半部分存储分配的宏条件识别码，后半部分存储预警的相关信息，包括宏条件的预警信息码，自动调用模板信息码。

5.根据权利要求4所述的减少弃水发生的预警方法，其特征在于：所述模板包括预警图文信息模板、语言模板、文字模板及新增自定义模板。

6.据权利要求1所述的减少弃水发生的预警方法，其特征在于：所述步骤S06中将预警信息配送到各个预警发布设备中是通过中间件调用短信、广播、传真预警发布设备的相关接口，将自动生成的弃水预警信息推送给相关人员。