CN206115481U - 基于场景分析的水库水位控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于场景分析的水库水位控制系统，属于水库调度技术领域实用化系统，由信息输入模块、场景分析模块、最优水位选取模块、调度仿真模块、结果展示模块五个部分构成，各个模块相互关联。其中信息输入模块为系统的信息输入装置，用于与水情自动测报系统、径流预报系统等其他第三方系统相连采集模型所需计算输入信息，并将这些信息保存至服务器为其他模块计算提供基础。该控制系统能够通过调整水库的发电决策使弃水风险率控制在一定范围，在合适的风险率控制值下，不仅可使水库在汛末蓄到理想水位，而且能够提高电量同时减少弃水。该控制系统可应用于调节能力差，汛期弃水较多的电站，为水库提供预泄依据。
Description
技术领域
本实用新型属于水库调度技术领域实用化系统，涉及一种基于场景分析的水库水位控制系统。
背景技术
水电站水库优化调度是典型的多约束复杂优化控制问题，调度过程可描述为：根据水电站水库的入库径流过程，利用优化方法，在满足水电站相关约束条件的同时，实现水电站在整个调度期内发电效益最大。通过水电站水库发电优化调度，控制合理调度水位，能够有效发挥水电站水库的调蓄功能，充分挖掘水资源蕴含的丰富水能使其转化为电能。由于模型计算过于复杂和繁琐，目前水电站水库调度人员仍主要采用结合经验和常规调度的手动计算方式确定电站的运行情况，这种方式已渐不能满足越来越复杂的调度需求，缺乏一套结合先进调度理论的水库调度模拟仿真辅助工具。
本实用新型基于场景分析理论，该理论是近年来兴起的一种入库径流描述的随机规划方法，其实质是考虑天然径流不能准确预知，将入库径流的不确定性转变为有限个确定性场景问题，降低了建模和求解难度，接近于调度实际，为系统实用化计算提供基础。在此基础上，结合调度人员的仿真分析流程，设计了本实用新型。本实用新型首先通过信息输入模块采集获取径流数据，为场景分析提供基础数据准备；其次通过数据处理终端实现多时间尺度下获取场景集合并传输到最优水位选取模块；接着调度人员可通过最优水位选取模块的数据处理终端和人机交互终端实现复杂水电模型计算和完成最优水位选取；然后在调度仿真模块可以利用最优水位结果进行月、旬、日三个时间尺度的仿真计算，安全指示灯提供风险警告；最后通过展示模块的显示屏对仿真结果进行显示，可以详细清晰的获取最优水位的选取结果和仿真分析结果。整个模块数据交互一体，最终形成一套完整的水库水位控制系统，可以满足水库调度人员对实际需求的仿真模拟，是水库调度工作中切实可用的设备，具有很好应用前景。
实用新型内容
本实用新型提供了一种基于场景分析的水库水位控制系统，为水库调度人员提供了一种可行、实用的水库水位调度模拟仿真工具，引进了场景还原技术简化了入库径流随机描述问题，同时能满足实际调度精度和调度人员快速仿真要求。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于场景分析的水库水位控制系统，主要由信息输入模块、场景分析模块、最优水位选取模块、调度仿真模块、结果展示模块五个部分构成，各个模块相互关联，统一协作共同实现水库水位优化仿真模拟。具体地：
1、信息输入模块。信息输入模块为系统的数据采集装置，可以通过与水情自动测报系统、径流预报系统等其他第三方系统连接采集模型计算所需的数据信息，并将这些信息保存至服务器，为其他模块计算提供数据基础。这些数据信息主要包括：
(1)水电站基本信息：装机容量、正常蓄水位、汛限水位、死水位、机组信息、最大发电流量、最大出库流量、水位-库容曲线、水头-耗水率曲线、尾水位-下泄流量曲线等；
(2)径流信息：历史所有年份月、旬、日3个时间尺度下的入库流量信息；
(3)当前及预报信息：当前水位信、调度期内预报流量等。
2、场景分析模块。此模块是系统的核心部分之一，包含数据处理终端和显示屏，用于从服务器中获取信息输入模块采集的电站基础数据及流量数据，通过数据处理终端实现分析，并处理成月、旬、日3个时间尺度水位场景集合，并传输至最优水位选取模块。显示屏可向调度人员展示分析结果。
3、最优水位选取模块。此模块也是系统的核心部分之一。包含数据处理终端、人机交互终端和显示屏，通过场景分析模块传输的水位集合数据，经数据处理终端选取各时间尺度下的最优水位过程，调度人员可通过显示屏校验优选结果，并通过人机交互终端对优选结果进行修正。
4、调度仿真模块。此模块属于调度人员的操作模块，用于水位调度的仿真决策。包含安全指示灯、调度工作站、人机交互终端和显示屏，调度人员可通过人机交互终端输入仿真步长并通过调度工作站根据调度人员指令实现仿真计算。仿真结果在显示屏上实时输出，安全指示灯与调度工作站相连，当调度结果超出安全区域，指示灯可发出警告。调度人员可按照下述步骤实现仿真计算：
(1)仿真步长选择功能。提供月、旬、日3个时间尺度的时间选择。
(2)仿真条件设置功能。设置水位上下限、出力上下限、出库流量上下限等约束作为限制条件，也可以实现手动修改设置。
(3)仿真计算功能。结合始末水位、预报流量进行模拟仿计算。
5、结果展示模块。该模块为系统的显示装置，包括最优水位结果显示和调度模拟仿真结果显示两个子模块。每个子模块包含一台或多台显示器，实现水库调度仿真的结果和过程结果展示。
在应用时，实质包含两部分，一是自动计算和结果保存部分。通过信息输入模块采集计算所需数据，保存至服务器，同时在场景分析模块从服务器中提取电站基础信息和历史流量通过模块装置实现场景集合生成，将生成的集合数据传输至最优水位选取模块，通过模块装置实现水位选取模型，获得月、旬、日3个时间尺度下的最优水位结果，保存至服务器。二是模拟仿真操作。此部分为调度人员的操作部分，从服务器中获取计算信息，包括实际水位、预报流量、最优水位模块确定的末水位值等信息，设置约束条件，通过模块装置实现仿真计算。上述两方面的结果均通过结果展示模块进行结果查询和展示。
本实用新型的有益效果是将场景分析的水库调度理论引入仿真调度系统，实现了调度人员快速准确的仿真水库调度的实际情况，与现有手动操作模拟的方式相比，大大提高了工作效率和仿真准确性。系统框架清晰，操作简单，实用性和扩展性强。
附图说明
附图1是本实用新型的结构示意图。
附图2是本实用新型系统数据传输流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
从附图1实用新型的结构示意图中可以看出，该系统由信息输入模块、场景分析模块、最优水位选取模块、调度仿真模块、结果展示模块五个部分构成，其中信息输入模块为系统的信息输入装置，用于与水情自动测报系统、径流预报系统等其他第三方系统相连采集模型所需计算输入信息，并将这些信息保存至服务器为其他模块计算提供基础；场景分析模块属于系统的核心模块之一，包含数据处理终端和显示屏，用于从服务器中取出信息输入模块采集的信息基于历史入库模拟的月、旬、日3个时间尺度水位场景分析计算，以获得3个时间尺度下的水位场景集合，显示屏可向调度人员展示分析结果；最优水位选取模块属于系统的核心模块之一，包含数据处理终端、人机交互终端和显示屏，场景分析模块的结果数据通过数据传输接入最优水位选取模块，数据处理终端用于选取各时间尺度下的最优水位过程，调度人员可通过显示屏校验优选结果，并通过人机交互终端对优选结果进行修正同时将这些结果数据保存至服务器，为调度仿真提供数据支持。调度仿真模块为调度人员提供决策的辅助支持模块，包含安全指示灯、调度工作站、人机交互终端和显示屏，调度人员首先通过人机交互终端输入仿真步长。然后调度工作站根据调度人员指令实现仿真计算。仿真结果在显示屏上实时输出，安全指示灯与调度工作站相连，当调度结果超出安全区域，指示灯可发出警告。结果展示模块为显示装置，由多块显示屏组成，完成系统结果的输出显示功能。各模块紧密相连构成一种基于场景分析的水库水位控制系统。
从附图2实用新型系统的数据传输流程示意图中可以看出，整个系统模块之间数据交互流程清晰，主要包括第三方数据、系统模块过程数据和系统模块结果数据。首先第三方数据通过信息采集模块实现数据接入，并保存至本系统服务器。其次，系统模块计算时通过模块装置与服务器实现数据交互，获取相应计算数据实现模块功能，在计算结束后，将结果数据保存至服务器。最后模型计算结果传输至展示模块展示。整个数据传输流程与模块密切关联，共同构成了完整的基于场景分析的水库水位控制系统。
Claims (1)
1.一种基于场景分析的水库水位控制系统，其特征在于，主要由信息输入模块、场景分析模块、最优水位选取模块、调度仿真模块、结果展示模块五个部分构成，各个模块相互关联；
信息输入模块：系统的数据采集装置，通过与第三方系统连接采集模型计算所需的数据信息，并将这些信息保存至服务器，为其他模块计算提供数据信息；数据信息包括：
(1)水电站基本信息：装机容量、正常蓄水位、汛限水位、死水位、机组信息、最大发电流量、最大出库流量、水位-库容曲线、水头-耗水率曲线、尾水位-下泄流量曲线；
(2)径流信息：历史所有年份月、旬、日3个时间尺度下的入库流量信息；
(3)当前及预报信息：当前水位信、调度期内预报流量；
场景分析模块：包含数据处理终端和显示屏，用于从服务器中获取信息输入模块采集的电站基础数据及流量数据，通过数据处理终端实现分析，并处理成月、旬、日3个时间尺度水位场景集合，并传输至最优水位选取模块；显示屏可向调度人员展示分析结果；
最优水位选取模块：包含数据处理终端、人机交互终端和显示屏，通过场景分析模块传输的水位集合数据，经数据处理终端选取各时间尺度下的最优水位过程，调度人员通过显示屏校验优选结果，并通过人机交互终端对优选结果进行修正；
调度仿真模块：属于调度人员的操作模块，用于水位调度的仿真决策；调度仿真模块包含安全指示灯、调度工作站、人机交互终端和显示屏，调度人员通过人机交互终端输入仿真步长并通过调度工作站根据调度人员指令实现仿真计算；仿真结果在显示屏上实时输出，安全指示灯与调度工作站相连，当调度结果超出安全区域，指示灯发出警告；
结果展示模块：系统的显示装置，包括最优水位结果显示和调度模拟仿真结果显示两个子模块；每个子模块包含一台或多台显示器，实现水库调度仿真的结果和过程结果展示。
Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (1)
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| CN108984825A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-12-11 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种水力发电系统建模方法和系统 |
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