DE19638853C2 - Process for determining performance and optimizing the use of power plants in a swell chain - Google Patents

Process for determining performance and optimizing the use of power plants in a swell chain

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsermittlung von Kraft­ werken einer Schwellkette, wobei jeweils mit Hilfe der Staurauminhaltskurve und der Unterwasserkonsumptionskurve die Pegelverläufe im Stauraum und daraus über Fallhöhe und Durchfluß die Turbinenleistung bestimmt werden.The invention relates to a method for determining the power of force work a swell chain, each with the help of the storage space curve and the underwater consumption curve the level curves in the storage space and from it Turbine output can be determined via head and flow.

Unter Schwellkette ist hier und im folgenden eine geschlossene hydrau­ lische Kraftwerkskette zu verstehen. Gegenüber anderen hydraulischen Systemen, wie z. B. Speicherkraftwerken mit großen Fallhöhen und vorgelagerten Wochen-, Monats- oder Jahresspeichern, sind für Schwellketten, die eine Verlagerung des Wasservolumens über mehrere Stunden bis maximal einen Tag erreichen können, folgende Besonderheiten zu beachten:Under the swell chain there is a closed hydrau here and below to understand the power plant chain. Compared to other hydraulic Systems such as B. storage power plants with large heads and upstream Weekly, monthly or yearly memories are one thing for swell chains Relocation of the water volume over several hours to a maximum of one day can achieve the following special features:

Durch den Einfluß von Oberliegerkraftwerken unterliegt der Zufluß starker Schwankung.The inflow is subject to the influence of power plants strong fluctuation.

Die dynamischen hydraulischen Vorgänge in den Speichern beeinflussen die Leistungsermittlung bzw. Energieerzeugung.The dynamic hydraulic processes in the accumulators influence the Performance assessment or energy generation.

Durch den hohen Ausbaugrad ist die Energieerzeugung von den variablen Pegeldifferenzen zwischen den einzelnen Staustufen abhängig.Due to the high degree of expansion, energy generation is variable Level differences depending on the individual barrages.

Für diese Schwellkettensysteme ergeben sich somit vielfältige und sehr enge Kopplungen zwischen ihren Komponenten, die in einem Modell für die rechnergestützte Betriebsplanung (Simulation und ev. nachfolgende Opti­ mierung) berücksichtigt werden müssen. Für den Einsatz solcher praxistaug­ lichen Werkzeuge spricht die Entlastung des Lastverteilerpersonals von Routineaufgaben, Unterstützung bei Fragestellungen im Normalbetrieb, Über­ prüfung der Umsetzbarkeit von Fahrplänen, Überprüfung und Analyse für bereits abgelaufene Betriebssituationen und die Erhöhung der Betriebssicherheit.For these swell chain systems, there are diverse and very close links between their components, which are in a model for the computer-aided operational planning (simulation and possibly subsequent opti mation) must be taken into account. For the use of such practical tools relieves the burden on the load distribution staff Routine tasks, support with questions in normal operation, about Check the feasibility of timetables, review and analysis for already expired operating situations and increased operational safety.

Die Komplexität dieser hydraulischen Systeme hatte in der Vergangenheit im Zusammenhang mit der Rechnerleistung stets zwangsläufig zu Modellverein­ fachungen geführt. Diese sind ein Grund für die eher geringe praktische Eignung der bisher erstellten Betriebsplanungsverfahren. Dynamische Schwall- und Sunkerscheinungen in den Stauräumen, die starke zeitliche und räumliche Verkopplung der Staustufen über die Fallhöhe, den Durchfluß und die Volumina sowie das Vorhandensein von Spezialstauräumen, wie Kanäle und Fließstrecken, erfordern eine detaillierte Modellierung der hydraulischen Gegebenheiten, um den heutigen Genauigkeitsanforderungen der Schwellkettenbetreiber entsprechen zu können.The complexity of these hydraulic systems had in the past always inevitably to model club in connection with the computing power folds led. These are one reason for the rather low practical Suitability of the operational planning procedures created so far. Dynamic gush  and sunshine in the storage spaces, the strong temporal and spatial Coupling of the barrages via the head, the flow and the volumes as well as the presence of special storage spaces, such as canals and flow sections, require a detailed modeling of the hydraulic conditions in order to meet today's accuracy requirements of swell chain operators to be able to.

Ein Stauraum einer Schwellkette ist im stationären Zustand durch sein Volumen V, den Stauraumdurchfluß Q, einen allfälligen Zwischenzubringer Z, den Unterwasserpegel UW und seinen Oberwasserpegel OW beschrieben.A storage space of a swell chain must be in the stationary state Volume V, the storage space flow rate Q, any intermediate feeder Z, described the underwater level UW and its upper water level OW.

Eine von einem Oberliegerkraftwerk oder von Natur vorgegebene Zufluß­ ganglinie Q t|zu und eine am Kraftwerk eingestellte Abflußganglinie Qab t ergeben zwangsläufig einen veränderlichen Oberwasser- und Unterwasserpegel­ stand. Das grundlegende Differentialgleichungssystem für die instationären Abflüsse ist seit Barre de Saint Venant (1871) bekannt. Die exakte Berechnung setzt allerdings einen zu großen Datenerhebungs-, Dateneingabe- und Rechen­ aufwand voraus.A transition line of a natural or Oberliegerkraftwerk predetermined inflow Q t | to and set at the power plant effluent transition line Q from t inevitably result in a variable upper water and lower water level stand. The basic system of differential equations for transient drains has been known since Barre de Saint Venant (1871). The exact calculation, however, requires too much data collection, data input and computing effort.

Daher werden stationäre Kurven - die Staurauminhaltskurve V = fV(Q, OW) und Unterwasserkonsumptionskurve UW = fuw (Q, OW) - von den Elektrizitäts­ versorgungsunternehmen mit Hilfe von Stauraumlotungen ermittelt, um damit näherungsweise Pegelstände, Durchflüsse oder Volumina errechnen zu können. Diese Kurven beschreiben die Verknüpfung von Pegel, Durchfluß und Volumen bei stationären Verhältnissen im Stauraum.Therefore, stationary curves - the storage volume curve V = f V (Q, OW) and underwater consumption curve UW = f uw (Q, OW) - are determined by the electricity supply companies with the help of storage space plumbing in order to be able to calculate water levels, flows or volumes. These curves describe the combination of level, flow and volume in the case of stationary conditions in the storage space.

Die Abhängigkeit des Wasservolumens in der Stauhaltung vom Zu- und Abfluß und einem allfälligen natürlichen Zwischenzubringer wird allgemein durch die Kontinuitätsgleichung beschrieben.
The dependency of the water volume in the damming on the inflow and outflow and any natural intermediate feeder is generally described by the continuity equation.

Vt = Vt-Δt + Δt . (Q t|zu + Z t|kl - Q t|ab) [1]V t = V t- Δ t + Δt. (Q t | zu + Z t | kl - Q t | ab) [1]

In Standard-Modellen wird nun das stationäre Volumen Vt dazu benützt, um zusammen mit der Staurauminhaltskurve und der Unterwasserkonsumptionskurve die jeweiligen Pegelverläufe zu berechnen.In standard models, the stationary volume V t is now used to calculate the respective level curves together with the storage volume curve and the underwater consumption curve.

Diese Modellierung ist jedoch für Schwellketten ungenügend geeignet. Dieses einfache Modell berücksichtigt keine dynamischen Vorgänge in den Stauräumen. Es ist zu beachten, daß eine Änderung von Q t|zu den Unterwasser­ pegel UWt sofort beeinflußt, jedoch die Wellenlaufzeit tl,zu benötigt, um auf den Oberwasserpegel OWt zu wirken. Eine Änderung von Q t|ab beeinflußt hingegen sofort den Oberwasserpegel OWt und benötigt wiederum die Wellenlaufzeit tl,ab, um auf den Unterwasserpegel UWt zu wirken. Weiters gilt diese einfache Darstellung für einen Stauraum nur solange, bis nicht ein allfälliger Zwi­ schenzubringer die Spiegellage eines Stauraums zu stark verändert.However, this modeling is unsuitable for swell chains. This simple model does not take into account dynamic processes in the storage spaces. It should be noted that a change from Q t | to the underwater level UW t affects immediately, but the wave travel time t l, too, is required to act on the upper water level OW t . A change in Q t | ab, on the other hand, immediately affects the headwater level OW t and in turn requires the wave duration t l, ab to act on the underwater level UW t . Furthermore, this simple representation applies to a storage space only until a possible intermediate feeder changes the mirror position of a storage space too much.

Aufgrund dieser bekannten Tatsache wurde nun in einigen Modellen, die in der Literatur beschrieben sind, versucht, die reale Reaktion des Oberwasser­ pegels (nach der Wellenlaufzeit) auf eine Zuflußänderung durch eine Ver­ zögerung des Zuflusses Q t|zu in der Kontinuitätsgleichung abzubilden:
Due to this known fact, some models described in the literature have now attempted to map the real reaction of the headwater level (after the wave transit time) to an inflow change by delaying the inflow Q t | zu in the continuity equation:

Bei diesem Versuch, die dynamischen Pegelbewegungen zu modellieren, entsteht ein Fehler gegenüber dem Gesamtvolumen Vt, da der Zufluß Q t|zu in der Realität sofort in das Gesamtvolumen eingeht und nicht erst wellenlaufzeit­ verzögert. Es würde daher immer ein Volumsanteil vom "richtigen" Gesamt­ volumen fehlen. Diese Modellierung ist daher nur für Stauräume mit großen Volumina oder für Fließstrecken zulässig. Für beispielsweise österreichische Schwellketten ist diese Formulierung auf Grund der kleinen Volumina der Stauräume nicht ausreichend; es würde sich der Fehler im Gesamtvolumen Vt auf die Pegelverläufe zu stark auswirken.In this attempt to model the dynamic level movements, an error arises in relation to the total volume V t , since in reality the inflow Q t | zu is immediately included in the total volume and does not delay the wave propagation time. A volume share of the "correct" total volume would therefore always be missing. This modeling is therefore only permissible for storage spaces with large volumes or for flow sections. For Austrian swell chains, for example, this formulation is not sufficient due to the small volumes of the storage spaces; the error in the total volume V t would have too great an effect on the level curves.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die angeführten Nachteile der bekannten Verfahren der eingangs angesprochenen Art zu vermeiden und ins­ besonders ein derartiges Verfahren bzw. das zugrundeliegende Modell so zu verbessern, daß die Genauigkeit unter verbesserter Berücksichtigung der dynamischen Vorgänge in den Stauräumen erhöht wird, ohne allzu großen Daten­ erhebungs-, Dateneingabe- und Rechenaufwand betreiben zu müssen.The object of the present invention is to overcome the disadvantages mentioned to avoid known methods of the type mentioned and ins  in particular such a method or the underlying model improve that accuracy taking better account of the dynamic processes in the storage spaces is increased without too much data to have to operate collection, data entry and computing effort.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß bei zeitlich variablen Werten des Zuflusses Q t|zu, des Abflusses Q t|ab sowie eines eventuell vorhandenen kleinen Zwischenzubringers Z t|kl, für die Be­ rechnung der Pegelverläufe zwei voneinander unabhängige, ortsbezogene Volums­ bilanzen für den Oberwasserpegel und den Unterwasserpegel verwendet werden, in denen Zu- bzw. Abflußänderungen wellenlaufzeitverzögert mit dem fiktiven Keilvolumen, das hinter der Änderung kommen könnte, berücksichtigt werden.This object is achieved according to the present invention in that with values of the inflow Q t | zu, the outflow Q t | ab as well as a possibly existing small intermediate feeder Z t | kl, for loading calculation of the level curves of two independent, location-related volumes balance sheets for the headwater level and the underwater level are used, in which inflow and outflow changes are delayed with the fictitious Wedge volume that could come after the change must be taken into account.

Der wesentliche Schritt zur Verbesserung ist gemäß der Erfindung also nun, daß für die Berechnung der Pegel zwei zusätzliche voneinander unab­ hängige, ortsbezogene Volumsbilanzen modelliert werden. Die allgemeine Volumsbilanz wird nicht für die Modellierung der Pegel, sondern nur für die Berechnung des Gesamtvolumens herangezogen.The essential step for improvement is therefore according to the invention now that for the calculation of the level two additional independent dependent, location-based volume balances are modeled. The general Volume balance is not used for modeling the level, but only for that Calculation of the total volume used.

In der ortsbezogenen Volumsbilanz für den Oberwasserpegel geht eine Zuflußänderung erst wellenlaufzeitverzögert (tl,zu) ein, dann allerdings schlagartig mit dem fiktiven Keilvolumen, das hinter dieser Zuflußänderung kommen könnte.In the location-based volume balance for the headwater level, an inflow change is delayed (t l, closed ), but then suddenly with the fictitious wedge volume that could come after this inflow change.

In die Volumsbilanz für den Unterwasserpegel geht vollkommen analog eine Abflußänderung erst wellenlaufzeitverzögert (tl,ab) ein, dann allerdings wieder schlagartig mit dem fiktiven Keilvolumen, das hinter dieser Abluß­ änderung kommen könnte.The volume balance for the underwater level is completely analogous to a change in the drainage delayed by the wave duration (t l, ab ), but then suddenly again with the fictitious wedge volume that could come after this drainage change.

Die ortsbezogenen Volumina U t|OW und U t|UW laut /3 und /4 differieren zwar nach einer Zufluß- oder Abflußänderung vom Gesamtvolumen Vt laut /1, stimmen aber im eingeschwungenen stationären Zustand oder im eingeschwungenen in­ stationären Zustand (hier nach tl,zu bzw. tl,ab) aufgrund der Volumsverzöger­ ungsterme im Gegensatz zu /2 wieder mit Vt überein.The location-related volumes U t | OW and U t | UW according to / 3 and / 4 differ from the total volume V t according to / 1 after an inflow or outflow change, but are correct in the steady state or in the steady state (here according to t l, zu or t l, ab ), due to the volume delay, in contrast to / 2 again with V t .

Der kleine Zwischenzubringer Zkl inkludiert sämtliche Zu- und Abflüsse des Stauraumes, die nicht den angrenzenden Kraftwerken zugeordnet werden und ist daher modellmäßig im Stauraum nicht näher lokalisiert. Seine Modellierung dient nur einer Volumskorrektur. Bei hohen Absolutwerten und gravierenden zeitlichen Änderungen von Z t|kl ist folglich auch nicht mit ausreichend wirklichkeitsgetreuen Pegelverläufen zu rechnen.The small intermediate feeder Z kl includes all inflows and outflows of the storage space that are not assigned to the adjacent power plants and is therefore not located in the storage space according to the model. Its modeling only serves to correct the volume. In the case of high absolute values and serious changes in time of Z t | kl, it is consequently not to be expected that the level curves will be sufficiently realistic.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist deshalb vorgesehen, daß bei größeren, variablen Zwischenzubringern Zt der jeweilige Stauraum auf entsprechende Teilstauräume aufgeteilt wird.In a further embodiment of the method according to the invention, it is therefore provided that, in the case of larger, variable intermediate feeders Z t, the respective storage space is divided up into corresponding partial storage spaces.

Bei einem Zwischenzubringer Zt ≠ 0 ergibt sich allgemein im einge­ schwungenen stationären Zustand ein Knick in der Spiegellage des Stauraumes, da es keinen einheitlichen Stauraumdurchfluß mehr gibt. Diese Tatsache ist bei kleinem Zwischenzubringer Zkl vernachlässigbar, bei großen Zwischen­ zubringer Zgr muß sie jedoch berücksichtigt werden.In the case of an intermediate feeder Z t allgemein 0, there is generally a kink in the mirrored position of the storage space in the steady, stationary state, since there is no longer a uniform storage space flow. This fact is negligible for a small intermediate feeder Z kl , but it must be taken into account for large intermediate feeders Z gr .

Dieser Knick läßt sich am einfachsten beschreiben, wenn man den Stauraum an der Einmündung des großen Zwischenzubringers hydraulisch betrachtet in zwei fiktive Stauräume teilt. Das hat zur Folge, daß Staurauminhaltskurven und Konsumptionskurven für beide Teilstauräume getrennt vorhanden sein müssen, sodaß alle vier Pegeln als Funktionen ihrer örtlichen Volumina und Durchflüsse berechenbar sind.The easiest way to describe this kink is by looking at the storage space at the confluence of the large intermediate feeder viewed hydraulically in divides two fictional storage spaces. As a result, storage space curves and consumption curves for both storage compartments are available separately so that all four levels are functions of their local volumes and Flows can be calculated.

Für Z t|gr ≠ Const ist diese Stauraumtrennung, unter Berücksichtigung der Problemstellung, für die Berechnung allgemeiner stationärer Folgezustände (benötigt Volumsaufteilung V t|1 + V t|2) unbedingt erforderlich. For Z t | gr ≠ Const, this storage space separation is taking into account the Problem, for the calculation of general steady state (requires volume distribution V t | 1 + V t | 2) is absolutely necessary.  

Für jeden Zeitschritt und Pegel kann dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein fiktiver, stationärer Zustand des Gesamtstauraumes durch ein Gesamtvolumen V t|1 + U t|2 und Stauraumdurchflüsse pro Teilstauraum Q t|1 und Q t|2 definiert werden.For each time step and level, the Invention a fictitious, stationary state of the total storage space by a Total volume V t | 1 + U t | 2 and storage space flow rates per partial storage space Q t | 1 and Q t | 2 To be defined.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft vor­ gesehen, daß die Teilstauräume rechnerisch durch einen Ausgleichfluß QA als verbunden betrachtet und die örtlichen Volumina und Durchflüsse der Teil­ stauräume ansonsten voneinander unabhängig ermittelt werden. Dadurch lassen sich die Gleichungen für die örtlichen Volumina und Durchflüsse beider Teilstauräume vollkommen unabhängig voneinander formulieren. Zu beachten ist dabei lediglich, welche Zu- bzw. Abflüsse sofort oder verzögert in die Volumsbilanzen eingehen. Die Wellenlaufzeiten beider Teilstauräume sind mit den zugeordneten Indizes "1" bzw. "2" gekennzeichnet (tl1,zu und tl1,ab bzw. tl2,zu und tl2,ab).According to another embodiment of the invention is advantageously seen before that the partial storage spaces are considered arithmetically connected by a compensation flow Q A and the local volumes and flows of the partial storage spaces are otherwise determined independently of each other. As a result, the equations for the local volumes and flow rates of both partial storage spaces can be formulated completely independently of one another. The only thing that needs to be considered is which inflows and outflows are included in the volume balances immediately or with a delay. The wave transit times of both partial storage spaces are identified with the assigned indices "1" or "2" (t l1, zu and t l1, ab or t l2, zu and t l2, ab ).

Welchem der beiden fiktiven Teilstauräume Zgr an der Trennschicht modellierungsmäßig zugeordnet wird, ist für das Endergebnis irrelevant, da diese Zuordnung zwar die Gleichungen für die örtlichen Volumina und Durch­ flüsse, nicht jedoch ihre jeweils daraus berechneten Werte beeinflußt.Which of the two fictitious partial storage spaces Z gr is assigned in terms of modeling at the interface is irrelevant for the end result, since this assignment affects the equations for the local volumes and flows, but not their respective values calculated therefrom.

Zur vereinfachten Beschreibung einer verzögerten Zu- bzw. Abflußänderung wird eine Volumsverzögerungsfunktion ΔV definiert, die den Durchfluß Qt erst nach der konstanten Verzögerungszeit tv in den Volumsbilanzen aktuali­ siert:
For a simplified description of a delayed inflow or outflow change, a volume delay function ΔV is defined, which only updates the flow rate Q t after the constant delay time t v in the volume balances:

ΔV(Q, t, tv) = Δt . Qt-tv + tv . [Qt-tv - Qt-tv-Δt]ΔV (Q, t, t v ) = Δt. Q t-tv + t v . [Q t-tv - Q t-tv- Δ t ]

Teilstauraum 1Partial storage space 1

VV

t|UW        t | UW     

= V= V

t-Δt|UW        t-Δt | UW     

+ Δt . [Q+ Δt. [Q

t|zu        t | too     

+ Z+ Z

t|kl1        t | kl1     

] - ΔV(QA ] - ΔV (Q A

, t, tl1,ab , t, t l1, ab

)
)

Q t|UW = Q t|zu
Q t | UW = Q t | zu

V t|ZW1 = V t-Δt|ZW1 + ΔV(Qzu, t, tl1,zu) + Δt . [Z t|kl1 - Q t|A]
V t | ZW1 = V t-Δt | ZW1 + ΔV (Q zu , t, t l1, zu ) + Δt. [Z t | kl1 - Q t | A]

Q t|ZW1 - Q t|AQ t | ZW1 - Q t | A

Teilstauraum 2Partial storage space 2

VV

t|ZW2        t | ZW2     

= V= V

t-Δt|ZW2        t-Δt | ZW2     

+ Δt . [Q+ Δt. [Q

t|A        t | A     

+ Z+ Z

t|gr        t | gr     

+ Z+ Z

t|kl2        t | kl2     

] - ΔV(Qab ] - ΔV (Q ab

, t, tl2,ab , t, t l2, ab

)
)

Q t|ZW2 = Q t|A + Z t|gr
Q t | ZW2 = Q t | A + Z t | gr

V t|OW = V t-Δt|OW + ΔV(QA, t, tl2,zu) + ΔV(Zgr, t, tl2,ab) + Δt . [Z t|kl2 - Q t|ab]
V t | OW = V t-Δt | OW + ΔV (Q A , t, t l2, zu ) + ΔV (Z gr , t, t l2, ab ) + Δt. [Z t | kl2 - Q t | ab]

Q t|OW = Q t|abQ t | OW = Q t | ab

Beide Teilstauräume weisen an der Trennschicht zwar eine verschiedene Steigung der Spiegellage auf, die Pegel müssen aber für jeden Zeitschritt identisch sein:
Both partial storage spaces have a different slope of the mirror position at the interface, but the levels must be identical for each time step:

ZW t|1(V t|ZW1, Q t|ZW1) - ZW t|2(V t|ZW2, Q t|ZW2) = 0ZW t | 1 (V t | ZW1, Q t | ZW1) - ZW t | 2 (V t | ZW2, Q t | ZW2) = 0

Diese Gleichung enthält als einzige Unbekannte Q t|A. Ihre Nullstellen sind somit mögliche Lösungen für Q t|A. Technisch/behördliche Systemedaten (dazu gehörigen die Staurauminhaltskurve und die Unterwasserkonsumptions­ kurve) werden durch Kurvenscharen angenähert, die den mathematischen Kriterien einer strengen Monotonie genügen. Zieht man diese strenge Monotonie der Staurauminhaltskurve und der Unterwasserkonsumptionskurve in Betracht, so folgt
The only unknown in this equation is Q t | A. Their zeros are therefore possible solutions for Q t | A. Technical / official system data (this includes the storage space curve and the underwater consumption curve) are approximated by groups of curves that meet the mathematical criteria of strict monotony. Taking this strict monotony of the storage space curve and the underwater consumption curve into account, it follows

und es kann daher theoretisch nur maximal eine Nullstelle geben. Zusätzliche Nullstellen können allerdings außerhalb des Definitionsbereiches durch Extrapolationsfehler, die die strenge Monotonie verletzen, entstehen.and therefore there can theoretically only be a maximum of one zero. Additional However, zeros can be outside of the definition range Extrapolation errors that violate the strict monotony arise.

Q t|A kann theoretisch und auch praktisch in bestimmten Fällen kurzzeitig negativ werden. Ein schnelles Abschalten von Maschinen an einer Ausleitung hat im folgenden Übergangszustand eine Wasserbewegung vom Ort des Kraftwerks flußaufwärts zu Folge. Da negative Durchflüsse im Definitionsbereich nor­ malerweise nicht inkludiert sind, muß extrapoliert werden. Korreliert mit diesen Extrapolation sind quantitative Fehler, die jedoch mit jedem Zeit­ schritt sehr schnell exponentiell wieder abnehmen.Q t | A can theoretically and practically briefly in certain cases become negative. A quick shutdown of machines on a reject line has a water movement from the location of the power plant in the following transition state upstream. Since negative flows in the domain nor times are not included, must be extrapolated. Correlates with These extrapolations are quantitative errors, however, over time decrease exponentially very quickly.

Im eingeschwungenen stationären Zustand gilt
In steady steady state applies

Q t|A = Q t|zu + Z t|kl1 = Q t|ab - Z t|gr - Z t|kl2
Q t | A = Q t | zu + Z t | kl1 = Q t | ab - Z t | gr - Z t | kl2

V t|UW = V t|ZW1 = V t|1
V t | UW = V t | ZW1 = V t | 1

V t|ZW2 = V t|OW = V t|2V t | ZW2 = V t | OW = V t | 2

Die fiktive Stauraumtrennung hat in dieser Modellvariante den teilweise u. U. unerwünschten Nebeneffekt, daß Ab- bzw. Zuflußänderungen an der Trenn­ wand reflektiert werden. Diese Reflexionen sind aber hier notwendig, da sie die Information über die Rekation des jeweils gegenüberliegenden Teilstau­ raumes zurückleiten und dadurch V t|OW bzw. V t|UW korrigieren. Außerdem sind fiktive Stauraumtrennungen oft gerade dort notwendig, wo in der Realität tat­ sächlich ähnliche Reflexionen auftreten (z. B. Übergang Stauraum - Kanal).The fictitious storage compartment partition has this in part u. U. undesirable side effect that changes in the inflow or inflow to the separator wall to be reflected. However, these reflections are necessary here as they the information about the recation of the opposite partial jam return space and thereby correct V t | OW or V t | UW. Also are fictitious storage space separations are often necessary precisely where they did in reality Similar reflections occur (e.g. transition from storage space to channel).

Der Vorteil dieses sogenannten Modulmodelles liegt vor allem darin begründet, daß der oben beschriebene Modul "Stauraum mit kleinem Zwischen­ zubringer" durch Ausgleichsflüsse gekoppelt, beliebig vernetzt werden kann. The main advantage of this so-called module model is that justifies that the module described above "storage space with a small intermediate feeder "through equalization flows, can be networked as required.  

Jede Koppelung bietet die Möglichkeit der Einbindung eines großen Zwischen­ zubringers.Each coupling offers the possibility of integrating a large intermediate feeders.

Im Unterschied zu diesem beschriebenen Modul-Modell ist beim vorstehend beschriebenen Kompaktmodell davon auszugehen, daß es dort einerseits keine Reflexionen und negative Ausgleichsflüsse, andererseits aber auch keine Modularität gibt, da die Gleichungen und Volumsbilanzen immer für den Gesamt­ stauraum formuliert werden müssen. Das zuerst beschriebene Kompaktmodell geht in dem ursprünglich beschriebenen Fall mit kleinem Zwischenzubringer über, wenn äquivalente Stauraumkurven für beide Varianten vorliegen und Z t|gr = Z t|kl1= Z t|kl2 = Z t|kl = 0 gilt.In contrast to this module model described above is in the compact model described assume that there is no one Reflections and negative balancing flows, but also none Modularity exists because the equations and volume balances are always for the whole storage space must be formulated. The compact model described first works in the originally described case with a small intermediate feeder, if there are equivalent storage space curves for both variants and Z t | gr = Z t | kl1 = Z t | kl2 = Z t | kl = 0 applies.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stauräume in der Art verkettet werden, daß für die Berechnung der Fall­ höhe bzw. der Leistung im zugeordneten Kraftwerk die Differenz zwischen dem im Stauraum liegenden Oberwasser- und dem im Unterliegerstauraum lokali­ sierten Unterwasserpegel gebildet wird, und der Oberwasserpegel mit Hilfe der ortsbezogenen Volumsbilanz und des Abflusses sowie der Unterwasserpegel unter Beziehung der dort gültigen ortsbezogenen Volumsbilanz und des Zuflusses bestimmt werden. Damit wird nun auf sehr einfache und vorteilhafte Weise ermöglicht, daß die so ermittelten Leistungswerte zumindest als Teil der Zielfunktion einer Optimierung von Kraftwerkseinsätzen der Schwellkette verwendet werden.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the storage spaces are chained in such a way that for the calculation of the case height or the power in the assigned power plant the difference between the in the storage space in the upper water and in the lower storage space local based underwater level is formed, and the upper water level with the help of location-based volume balance and runoff as well as the underwater level below Relationship between the local volume balance and the inflow be determined. This is now a very simple and advantageous way enables the power values determined in this way at least as part of the Objective function of an optimization of power plant operations of the swell chain be used.

In Elektroversorgungsunternehmen mit rein thermischer Erzeugung werden rechnergestützte Betriebsplanungsverfahren unter Zuhilfenahme von Algorithmen der Linearen Programmierung (LP), Gemischt-Ganzzahligen Programmierung (Mixed Integer Programming, MIP) und der Dynamischen Programmierung seit vielen Jahren eingesetzt.In electrical supply companies with purely thermal generation computer-aided operational planning procedures with the help of algorithms linear programming (LP), mixed-integer programming (Mixed Integer Programming, MIP) and Dynamic Programming for many Years.

Die bisher bekannten Betriebsplanungsverfahren für Flußkraftwerksketten (Schwellkettensysteme) sind für den praktischen Einsatz jedoch wenig geeig­ net. Hydraulische Systeme, insbesondere der Spezialfall einer Schwellkette, sind wesentlich komplexer als thermische Systeme. Die starke zeitliche und räumliche Verkoppelung der Staustufen über Fallhöhe, Durchfluß und Volumen, dynamische Laufzeiteneffekte in den Staustufen, etc. sowie hoch beschränkte, verkoppelte Größen erfordern starke Vereinfachungen in den Optimierungs­ modellen, um die Rechenbarkeit mit den bekannten Algorithmen gewährleisten zu können.The previously known operational planning methods for river power plant chains (Swell chain systems) are not very suitable for practical use net. Hydraulic systems, especially the special case of a swell chain,  are much more complex than thermal systems. The strong temporal and spatial coupling of the barrages via head, flow and volume, dynamic runtime effects in the barrages, etc. as well as highly restricted coupled sizes require great simplifications in the optimization models to ensure the calculability with the known algorithms can.

In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Lösung der angesprochenen Probleme zur Optimierung ein genetischer Algo­ rithmus verwendet, bei dem die erste Generation von Individuen von Kopien einer auf Basis ihrer Kraftwerks- bzw. Stauraumabflüsse nachsimulierten Ausgangslösung gebildet wird, wobei jedes Individuum aus einer Anzahl von Genen besteht, von denen jedes den Zustand des Kraftwerkes in einem be­ stimmten Zeitschritt repräsentiert, und bei dem aus einer Anzahl von Opera­ toren jeweils einer auf ein Individuum einwirkt und in bestimmter Weise die Kraftwerksabflüsse dieses Individuums ändert, wonach für jedes Individuum der Generation der Zielfunktionswert ermittelt wird und die Individuen mit besserem Zielfunktionswert mit höherer Wahrscheinlichkeit in die nächste Generation übernommen werden. Es wurde also ein Verfahren entwickelt, das mit Hilfe eines Genetischen Algorithmus den Einsatz von Ressourcen auch dann, wenn diese Ressourcen komplexe Systeme mit nicht linearen Zusammenhängen darstellen, in vernünftiger Zeit optimieren kann. Dieses Verfahren wird im folgenden als Genetische Ressourcenoptimierung (GROPT) bezeichnet.In a particularly preferred further embodiment of the invention Solution of the mentioned problems to optimize a genetic algo rithmus used in which the first generation of individuals made copies simulated on the basis of their power plant or storage space drains Starting solution is formed, with each individual from a number of Genes exist, each of which is the state of the power plant in one represented time step, and in which a number of Opera each one affects an individual and in a certain way the Power plant outflows of this individual changes, after which the for each individual Generation of the objective function value is determined and the individuals with better objective function value with a higher probability into the next one Generation. So a process was developed that works with Using a genetic algorithm the use of resources even then if these resources are complex systems with non-linear relationships represent, optimize in reasonable time. This procedure is used in hereinafter referred to as Genetic Resource Optimization (GROPT).

Das neue Optimierungsverfahren wurde auf Basis von an sich bekannten Genetischen Algorithmen entwickelt. GROPT sucht eine optimale Lösung im Lösungsraum des wesentlich genaueren Simulationsmodells und kann auf einer Ausgangslösung, die beispielsweise mit einem einfacheren Modell einer LP/MIP- Optimierung berechnet wurde, aufsetzen. Eine Ausgangslösung muß jedoch nicht existieren.The new optimization process was based on known Genetic algorithms developed. GROPT is looking for an optimal solution in Solution space of the much more precise simulation model and can be based on one Source solution that, for example, with a simpler model of an LP / MIP Optimization was calculated, put on. However, a starting solution does not have to be exist.

GROPT kann natürlich auch für unterschiedliche Optimierungshorizonte, z. B. Tagesfahrpläne (z. B. 24 Stunden mit einer Zeitschrittbreite von 30 Minuten) sowie Feinfahrpläne (z. B. 4 Stunden mit einer Zeitschrittbreite von 5 Minuten) eingesetzt werden.GROPT can of course also be used for different optimization horizons,  e.g. B. Daily timetables (e.g. 24 hours with a time step width of 30 Minutes) as well as detailed timetables (e.g. 4 hours with a time step width of 5 minutes).

Die Aufgaben von GROPT bei der Erstellung z. B. von Tages- und Fein­ fahrplänen ist die Änderung der Kraftwerksabflüsse zur Beseitigung even­ tueller Oberwasserpegel- und/oder Zwischenpegelverletzungen, zum vollstän­ digen Ausnützen des Schwellraumes und für ein optimales Setzen der Schalt- und Regelungspunkte unter Berücksichtigung eines nicht linearen hydraulischen und elektrischen Modells der Flußkraftwerkskette (SIM).GROPT's tasks in creating e.g. B. of daily and fine Timetables is the change in power plant outflows to eliminate even current upper water level and / or intermediate level violations, to the full exploitation of the threshold area and for optimal setting of the switching and control points taking into account a non-linear hydraulic and electrical model of the river power plant chain (SIM).

Die Ausgangslösung wird auf Basis ihrer Kraftwerksabflüsse nachsimuliert und x-mal kopiert. Diese x Individuen bilden die erste Generation von GROPT.The original solution is simulated based on its power plant outflows and copied x times. These x individuals form the first generation of GROPT.

Die Operatoren haben die Aufgabe, die einzelnen Individuen einer Gener­ ation zu verändern, woraus dann in weiterer Folge die nächste Generation gebildet wird. Pro Individuum ist jeweils nur ein Operator aktiv. Nach der Selektion eines Individuums wird durch die selbstjustierende Steuerung jener Operator mit einer größeren Wahrscheinlichkeit ausgewählt, der in der vorher­ gegangenen Generation eine größere Wirksamkeit besessen hat. Dieser Operator verändert die Kraftwerksabflüsse des Individuums und übergibt dann an die Korrekturen.The operators are responsible for the individual individuals of a gener ation to change, which in turn leads to the next generation is formed. Only one operator is active per individual. After Selection of an individual is made through the self-adjusting control of that Operator with a higher probability selected in the previous one past generation has had greater effectiveness. This operator changes the power plant outflows of the individual and then hands over to the Corrections.

Auf Basis der durch Operatoren und Korrekturen erstellten Kraftwerksab­ flüsse wird für jedes Individuum der Generation der Zielfunktionswert errech­ net. Jene Individuen mit einem besseren Zielfunktionswert pflanzen sich mit einer höheren Wahrscheinlichkeit in die nächste Generation fort. Der Algo­ rithmus wird beendet, wenn der Zielfunktionswert des besten Individuums über eine Anzahl von Generationen nicht verbessert wird oder insgesamt eine definierbare Anzahl von Generationen überschritten wird.On the basis of the power plant created by operators and corrections fluxes, the target function value is calculated for each individual of the generation net. Those individuals with a better objective function value plant themselves more likely to advance into the next generation. The algo rhythm is ended when the target function value of the best individual is over a number of generations is not improved or a total of one definable number of generations is exceeded.

Zur Repräsentation der Variablen des Optimierungsproblems wird in einfachen genetischen Algorithmen ein Codierungsmechanismus verwendet, der die Variablen auf binäre Strings abbildet (binäre Codierung). Jedes Indivi­ duum einer Generation besteht aus einer Folge von 0 und 1 (Gene).To represent the variables of the optimization problem, see a simple genetic algorithm uses a coding mechanism that maps the variables to binary strings (binary coding). Every indivi  duum of a generation consists of a sequence of 0 and 1 (genes).

In GROPT besteht jedes Individuum ebenfalls aus einer Menge von Genen, wobei jedoch jedes Gen den Zustand des Kraftwerkes in einem bestimmten Zeitschritt repräsentiert (der Zustand eines Kraftwerkes besteht aus dem Kraftwerksabfluß, der Kraftwerksleistung, dem Oberwasserpegel, etc. darge­ stellt durch einen Zustandsvektor). Für eine vollständige Darstellung der Zustände von beispielsweise zehn Kraftwerken existieren bei einem Tages­ fahrplan mit einem Zeitschrittraster von einer halben Stunde 480 Zustands­ vektoren (48 Zeitschritte . 10 Kraftwerke). Jedes Individuum verfügt daher über 480 Gene. Jede Generation besteht aus einer parametrierbaren Anzahl von Individuen (z. B. 11).In GROPT, each individual is also made up of a set of genes, however, each gene the condition of the power plant in a particular Represented time step (the state of a power plant consists of the Power plant outflow, power plant output, headwater level, etc. Darge represents by a state vector). For a full view of the For example, states of ten power plants exist in one day Timetable with a half-hour grid of 480 states vectors (48 time steps. 10 power plants). Every individual therefore has over 480 genes. Each generation consists of a parameterizable number of Individuals (e.g. 11).

Durch die Verwendung von Zustandsvektoren als Genen entfällt eine aufwendige Umrechnung der Codierung.The use of state vectors as genes eliminates one time-consuming conversion of the coding.

In einfachen genetischen Algorithmen werden zwei Individuen der Eltern­ generation und eine Position k innerhalb des binären Strings der Individuen zufällig ausgewählt. Alle Gene der beiden Individuen beginnend beim k-ten Gen werden miteinander vertauscht. Es gibt auch komplexere Realisierungen von Crossover-Operatoren, die problemspezifisches Wissen berücksichtigen.In simple genetic algorithms, two individuals become parents generation and a position k within the binary string of the individuals randomly chosen. All genes of the two individuals starting with the kth gene are interchanged. There are also more complex realizations of Crossover operators who take problem-specific knowledge into account.

In GROPT werden vom Operator Crossover folgende Arbeitsschritte durch­ laufen:
The following steps are carried out by the operator crossover in GROPT:

  • 1. Zufällige Auswahl zweier Individuen der alten Generation.1. Random selection of two individuals of the old generation.
  • 2. Zufällige Auswahl eines Kraftwerkes.2. Random selection of a power plant.
  • 3. Zufällige Auswahl des Anfangs je eines Intervalles in Individuum 1 und Individuum 2. Das Ende der Intervalle wird so gewählt, daß die gesamte von diesem Kraftwerk abzugebende Wassermenge (Abgabevolumen) unverändert bleibt (integrale Nebenbedingung).3. Random selection of the beginning of an interval in individual 1 and individual 2. The end of the intervals is chosen so that the entire amount of water to be delivered by this power plant (delivery volume) unchanged remains (integral constraint).
  • 4. Austausch der Zustandsvektoren in Intervall 1 mit jenen in Intervall 2.4. Exchange of the state vectors in interval 1 with those in interval 2nd
  • 5. Zufällige Auswahl eines zweiten Kraftwerks. Für alle Kraftwerke, die topologisch zwischen dem ersten und dem zweiten ausgewählten Kraftwerk liegen, wird ebenfalls ein Crossover durchgeführt, wobei die selben Inter­ valle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerks versetzt, verwendet werden.5. Random selection of a second power plant. For all power plants that  topologically between the first and the second selected power plant a crossover is also carried out, the same inter valle offset by the running time of the respective power plant can be used.
  • 6. Multiplikative Korrektur der Kraftwerksabflüsse in den ausgewählten Intervallen, sodaß die integrale Nebenbedingung eingehalten wird.6. Multiplicative correction of power plant outflows in the selected Intervals so that the integral constraint is met.
  • 7. Kopieren der so entstandenen beiden neuen Individuen in die nächste Generation.7. Copy the resulting two new individuals into the next one Generation.

Der Operator Crossover verkreuzt zwei Fahrpläne miteinander, um prin­ zipiell gute Fahrweisen eines jeden weiter zu vererben. Die Volumina der Stauräume der für den Operator Crossover ausgewählten Kraftwerke ändern sich durch diese Operation nur unwesentlich (intergrale Nebenbedingung).The operator crossover crosses two timetables together to print to pass on a good driving style to everyone. The volumes of the Storage spaces of the power plants selected for the operator crossover change only insignificant due to this operation (integral constraint).

In einfachen genetischen Algorithmen ist eine Mutation eine mit einer niedrigen Wahrscheinlichkeit auftretende, zufällige Änderung des Wertes einer Position im binären String.In simple genetic algorithms, a mutation is one with one low probability, random change in the value of a Position in the binary string.

Der Operator Blockmutate der GROPT durchläuft folgende Arbeitsschritte:
The block mutate operator of the GROPT goes through the following steps:

  • 1. Zufällige Auswahl eines Kraftwerkes sowie von vier Regelungszeit­ punkten in diesem Kraftwerk. Diese bestimmen die Intervalle 1 und 2.1. Random selection of a power plant and four control times in this power plant. These determine intervals 1 and 2 .
  • 2. Änderung der Kraftwerksabflüsse des ersten Intervalls um einen zufälligen Wert.2. Change in the power plant outflows of the first interval by one random value.
  • 3. Änderung der Kraftwerksabflüsse des zweiten Intervalls um die selbe Wassermenge in die umgekehrte Richtung, sodaß die integrale Nebenbedingung eingehalten wird.3. Change the power plant outflows of the second interval by the same Amount of water in the opposite direction, so that the integral constraint is observed.
  • 4. Zufällige Auswahl eines zweiten Kraftwerks. Für alle Kraftwerke, die topologisch zwischen dem ersten und dem zweiten ausgewählten Kraftwerk liegen, wird ebenfalls ein Blockmutate durchgeführt, wobei die Intervalle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerks versetzt werden und als Endezeitpunkt der Intervalle die nächstliegende Regelung gesucht wird.4. Random selection of a second power plant. For all power plants that topologically between the first and the second selected power plant a block mutate is also carried out, the intervals being around the runtime of the respective power plant will be offset and as the end time the nearest regulation is searched for.

Den erfindungsgemäßen weiteren Operator Rotate gibt es in einfachen genetischen Algorithmen nicht. The further operator Rotate according to the invention is available in simple genetic algorithms are not.  

Der Operator Rotate von GROPT durchläuft folgende Arbeitsschritte.:
The GROPT operator Rotate goes through the following steps:

  • 1. Zufällige Auswahl eines Kraftwerkes sowie von zwei Zeitpunkten in diesem Kraftwerk (Intervall).1. Random selection of a power plant and two times in this power plant (interval).
  • 2. Verschieben der Kraftwerksabflüsse dieses Intervalls um eine zufällig gewählte Anzahl von Zeitschritten. Die durch das Verschieben überschriebenen Kraftwerksabflüsse werden am Anfang des Intervalls wieder eingereiht, wodurch die integrale Nebenbedingung erfüllt bleibt.2. Shift the power plant outflows by a random amount selected number of time steps. The ones overwritten by moving Power plant outflows are reclassified at the beginning of the interval, whereby the integral constraint remains fulfilled.
  • 3. Zufällige Auswahl eines zweiten Kraftwerks. Für alle Kraftwerke, die topologisch zwischen dem ersten und dem zweiten ausgewählten Kraftwerk liegen, wird ebenfalls ein Rotate durchgeführt, wobei die Intervalle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerks versetzt werden.3. Random selection of a second power plant. For all power plants that topologically between the first and the second selected power plant a rotate is also carried out, the intervals around the Runtime of the respective power plant.

Das Rotate findet spezielle Fahrweisen wie Kippbetrieb schneller als andere Operatoren.The Rotate finds special driving styles faster than tipping other operators.

Jedes Individuum einer Generation beinhaltet zusätzlich zu den Kraft­ werkszuständen einen Erfolgswert pro Operator. Diese Erfolgswerte geben Auskunft darüber, wie erfolgreich die einzelnen Operatoren in den vergangenen Generationen auf ein Individuum angewendet wurden.Every individual of a generation contains in addition to strength a success value per operator. Give these success values Information about how successful the individual operators have been in the past Generations have been applied to an individual.

Die Summe der Erfolgswerte wird immer auf eins normiert. Aus diesen normierten Erfolgswerten wird eine Auswahlwahrscheinlichkeit bestimmt, die für jeden Operator zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert be­ schränkt werden kann. Durch die Erfolgswerte werden Operatoren, die bisher erfolgreich waren, auch zur Bildung der nächsten Generation mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eingesetzt.The sum of the success values is always standardized to one. From these A probability of selection is determined according to standardized success values be for each operator between a maximum and a minimum value can be restricted. Through the success values become operators, which so far were successful, including to educate the next generation with a higher one Probability used.

Zusätzlich können erfindungsgemäß noch die folgenden Rand- bzw. Aus­ schlußbedingungen berücksichtigt bzw. entsprechende Korrekturen durchgeführt werden.In addition, according to the invention, the following marginal or off closing conditions are taken into account and corrections are made accordingly become.

Das Abgabevolumen für jedes Kraftwerk ist aus den Anfangs- und Endbe­ dingungen, dem Abgabevolumen des Oberliegers und den natürlichen Zufluß bestimmt. Die über den Zeitbereich integrierten Kraftwerksabflüsse eines jeden Stauraumes werden mit diesem Abgabevolumen verglichen und die Kraft­ werksabflüsse so verändert, daß die Differenz Null wird.The dispensing volume for each power plant is from the beginning and end conditions, the discharge volume of the upper bed and the natural inflow certainly. The power plant outflows integrated over the time range  each storage space are compared with this dispensing volume and the strength Factory outflows changed so that the difference becomes zero.

Als verbotene Einsatzbereiche werden jene Durchflußbereiche bezeichnet, in denen die Maschinen aus technischen Gründen nicht betrieben werden dürfen.Forbidden areas of use are those flow areas in which the machines may not be operated for technical reasons.

Kraftwerksabflüsse, die Werte innerhalb verbotener Bereiche angenommen haben, werden auf den näherliegenden Grenzwert gesetzt. Damit kann in keinem Fall eine Turbine in einem verbotenen Bereich betrieben werden. Die Ein­ haltung der integralen Nebenbedingung wird durch die Volumskorrektur gewähr­ leistet.Power plant outflows, the values assumed within prohibited areas are set to the closer limit. So that can not in any If a turbine is operated in a prohibited area. The one The volume correction ensures that the integral constraint is maintained accomplishes.

Je nach der Verletzung einer Oberwasserpegelgrenze (Unterschreitung des minimalen bzw. Überschreitung des maximalen Oberwasserpegels) wird im selben sowie eventuell auch im vorigen Zeitschritt der Kraftwerksabfluß erniedrigt bzw. erhöht. Die Höhe der Korrektur wird aus der Steigung der Tangente an die Staurauminhaltskurve abgeschätzt.Depending on the violation of an upper water level limit (below the minimum or exceeding the maximum headwater level) is in the same and possibly also in the previous time step the power plant outflow decreased or increased. The amount of correction is determined from the slope of the tangent to the Storage space curve estimated.

Die Oberwasserpegelkorrektur erfolgt in Zusammenarbeit mit der Volums­ korrektur und dem verbotenen Bereich, damit konkurrierende Korrekturen ausgeschlossen werden.The upper water level correction is done in cooperation with the volume correction and the prohibited area, thus competing corrections be excluded.

Die Änderung der Kraftwerksabflüsse ist i. a. beschränkt. Um die Gener­ ierung ungültiger Fahrpläne zu vermeiden, werden nur solche Kraftwerksabfluß­ änderungen erzeugt, die innerhalb der spezifizierten Grenzen liegen.The change in power plant outflows is i. a. limited. To the gener Avoiding invalid timetables will only result in such power plant outflows changes that are within the specified limits.

Eine von den Kraftwerksbetreibern zumeist gewünschte ruhige Fahrweise (d. h. keine zu häufige Änderung der Kraftwerksabflüsse) kann durch eine Pönalisierung erreicht werden. Pro Optimierungslauf wird definiert, wieviele Regelungen (inklusive Schaltungen, d. h. wieviele Änderungen des Kraftwerksab­ flusses) pro Kraftwerk maximal zulässig sind. Jede weitere Regelung wird pönalisiert.A quiet driving style mostly desired by the power plant operators (i.e. no too frequent change in power plant outflows) can be caused by a Penalization can be achieved. How many are defined for each optimization run Regulations (including circuits, i.e. how many changes to the power plant flow) per power plant are permitted. Any further regulation will penalized.

Die über die erlaubte Anzahl hinausgehende Zahl von Regelungen wird über alle Kraftwerke aufsummiert (dimensionslos) und mit einem Pönalefaktor multipliziert. Der sich ergebende Pönalewert wird in der Zielfunktion berück­ sichtigt.The number of regulations going beyond the permitted number is determined by all power plants added up (dimensionless) and with a penalty factor multiplied. The resulting penalty value is taken into account in the objective function  inspects.

Als Ausgangslösung kann ein händisch erstellter oder ein durch LP/MIP berechneter Fahrplan verwendet werden. Es muß jedoch keine Ausgangslösung vorgegeben werden. In diesem Fall berechnet GROPT selbst eine Ausgangslösung (z. B. Laufwasserbetrieb).As a starting solution, a manually created one or one created by LP / MIP calculated timetable can be used. However, there is no starting solution be specified. In this case, GROPT itself calculates an initial solution (e.g. running water operation).

Die Zielfunktion setzt sich aus der gewichteten Arbeit und der Summe der Pönalen zusammen. Die gewichtete Arbeit wird berechnet, indem die erzeugte Arbeit pro Zeitschritt mit einem vom Benutzer spezifizierten Gewicht muli­ pliziert wird. Durch das Gewicht wird definiert, in welchen Zeitbereichen die Energie für den Benutzer wertvoller ist.The objective function consists of the weighted work and the sum of the Penalties together. The weighted work is calculated by the generated Work per time step with a user-specified weight is copied. The weight defines the time periods in which the Energy is more valuable to the user.

Zur Berechnung der Zielfunktion wird das Verhalten der Kraftwerkskette simuliert. Daraus ergeben sich jene Werte, die in die Zielfunktionsberechnung einfließen. Wurden durch GROPT nur die Kraftwerksabflüsse weniger Kraftwerke geändert, so ist es nicht notwendig, die ganze Kette neu zu simulieren. In diesem Fall beginnt die Simulation beim Oberliegerkraftwerk des ersten geänderten Kraftwerks und endet beim Unterliegerkraftwerk des letzten geän­ derten Kraftwerks, wodurch sich signifikante Rechenzeitersparnisse ergeben.The behavior of the power plant chain is used to calculate the target function simulated. This results in those values that are used in the objective function calculation flow in. Was GROPT only the power plant outflows of fewer power plants changed, it is not necessary to re-simulate the whole chain. In In this case, the simulation starts at the top power plant of the first modified power plant and ends at the lower power plant of the last geän power plant, which results in significant computing time savings.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in den Zeichnungen dargestellten Schemata bzw. Skizzen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Schemabild zur Modellierung der dynamischen Vorgänge in einem Stauraum einer Schwellkette zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 zeigt eine entsprechend erweiterte Skizze betreffend einen Stauraum mit großem Zwischenzubringer; Fig. 3 zeigt eine weitere Skizze für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen speziellen Real-Stauraum; Fig. 4 zeigt ein Grundschema zur Repräsentation der Variablen des Optimierungsproblems einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 5 stellt eine Skizze zur Erklärung der Wirkungweise eines Blockmutate-Operators bei der Optimierung der Kraftwerkseinsätze gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dar; Fig. 6 zeigt entsprechend die Wirkung eines Rotate-Opera­ tors gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; Fig. 7 zeigt in ähnlicher Weise zu Fig. 5 und Fig. 6 die Funktionsweise eines Crossover-Operators; Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt aus einem Beispiel für die Erfolgswerte der Opera­ toren gemäß Fig. 5 bis 7 bei Anwendung auf aufeinanderfolgende Individuen; Fig. 9 stellt eine schematische Skizze zur Erklärung des Ablaufs der Adaption der Erfolgswerte in einer selbstjustierenden Steuerung gemäß einer Ausge­ staltung der Erfindung dar und Fig. 10 zeigt eine schematische Überblick­ skizze zur Funktionsweise des Gesamtverfahrens nach der Erfindung samt ihren Ausgestaltungen.The invention is explained in more detail below with reference to the diagrams or sketches shown in the drawings. Fig. 1 shows a schematic diagram for modeling the dynamic processes in a storage space of a Schwellkette for explaining the inventive method; Fig. 2 shows a correspondingly expanded sketch regarding a storage space with a large intermediate feeder; Fig. 3 to a particular shows another sketch of the application of the method of the invention Real-storage space; Fig. 4 shows a basic scheme for representation of the variables of the optimization problem to an embodiment of the inventive method; Fig. 5 is a sketch for explaining the operation of a Blockmutate operator in optimizing the power plant operations in accordance with an advantageous embodiment of the invention; Fig. 6 shows accordingly the effect of a Rotate-Opera tors according to an embodiment of the invention; FIG. 7 shows the operation of a crossover operator in a manner similar to FIG. 5 and FIG. 6; Fig. 8 shows a section of an example of the success values of the operators according to Fig. 5 to 7 when applied to successive individuals; Fig. 9 shows a schematic sketch for explaining the process of adapting the success values in a self-adjusting control according to an embodiment of the invention and Fig. 10 shows a schematic overview sketch of the functioning of the overall method according to the invention including its configurations.

Betrachtet man gemäß Fig. 1 einen Stauraum einer Schwellkette, so wird er im stationären Zustand durch sein Volumen V, den Stauraumdurchfluß Q, den Unterwasserpegel UW des Oberliegers und seinen Oberwasserpegel OW beschrie­ ben.If one considers a storage space of a swell chain according to FIG. 1, it is described in the stationary state by its volume V, the storage space flow Q, the underwater level UW of the upper bed and its upper water level OW.

Die funktionellen stationären Zusammenhänge liefert die Stauraumin­ haltskurve
The storage space content curve provides the functional stationary relationships

V = fv(Q, OW)
V = f v (Q, OW)

und die Unterwasserkonsumptionskurve
and the underwater consumption curve

UW = fUW(Q, OW).UW = f UW (Q, OW).

Ausgehend von diesen beiden - in den Elektrizitätsversorgungsunternehmen üblichen - stationären Kurvenscharen und einem stationären Anfangszustand muß eine einfache, aber doch physikalisch vertretbare Beschreibung für Pegel­ verläufe im Stauraum entwickelt werden, die in weiterer Folge die Fallhöhe und damit die erzeugte Turbinenleistung in der Optimierung mitbestimmen. Diese Pegelverläufe werden durch zeitlich variable Werte des Zuflusses Q t|zu, eines eventuell vorhandenen Zwischenzubringers Zt und des Abflusses Q t|ab (Kraftwerksabflusses des Unterliegers) verursacht (stationär: Q t|ab = Q t|zu + Zt).Based on these two - in the electricity supply companies - stationary family of curves and a stationary initial state, a simple but physically justifiable description for level curves in the storage space must be developed, which subsequently determine the head and thus the generated turbine performance in the optimization. These level curves are caused by time-variable values of the inflow Q t | zu, a possibly existing intermediate feeder Z t and the outflow Q t | ab (power plant outflow of the underlying) (stationary: Q t | ab = Q t | zu + Z t ).

Die Abhängigkeit des Wasservolumens in der Stauhaltung von dem Zu- und Abfluß und einem allfälligen natürlichen Zwischenzubringer wird durch die Kontinuitätsgleichung beschrieben:
The continuity equation describes the dependency of the water volume in the congestion on the inflow and outflow and any natural intermediate feeder:

Man könnte dieses stationäre Volumen Vt dazu benützen, um zusammen mit den vorstehenden beiden Gleichungen den zugehörigen Oberwasserpegel, und mit diesem den Unterwasserpegel für jeden Zeitschritt zu berechnen.This stationary volume V t could be used to calculate the associated headwater level, together with the above two equations, and with this the underwater level for each time step.

Diese Modellierung ist jedoch insbesonders für kleinere Schwellketten ungenügend geeignet. Dieses einfache Modell berücksichtigt keine instatio­ nären Vorgänge in den Stauräumen. Es ist zu beachten, daß eine Änderung von Q t|zu den Unterwasserpegel UWt sofort beeinflußt, jedoch die Wellenlaufzeit tl,zu benötigt, um auf den Oberwasserpegel OWt zu wirken. Eine Änderung von Q t|ab beeinflußt hingegen sofort den Oberwasserpegel OWt und benötigt wiederum die Wellenlaufzeit tl,ab, um auf den Unterwasserpegel UWt zu wirken.However, this modeling is particularly unsuitable for smaller swell chains. This simple model does not take into account any transient processes in the storage spaces. It should be noted that a change from Q t | to the underwater level UW t affects immediately, but the wave time t l, too, is required to act on the upper water level OW t . A change in Q t | ab, on the other hand, immediately affects the headwater level OW t and in turn requires the wave duration t l, ab to act on the underwater level UW t .

Weiters gilt diese einfache Darstellung für einen Stauraum nur solange, bis nicht ein allfälliger Zwischenzubringer die Spiegellage eines Stauraums zu stark verändert.Furthermore, this simple representation applies to a storage space only as long as until not a possible intermediate feeder the mirror position of a storage space changed too much.

Lauf- und Retentionszeiten haben nämlich wesentlichen Einfluß auf die tatsächlichen Pegelverläufe in einem Stauraum. Aus Aufzeichnungen der tat­ sächlichen Pegel- und Kraftwerksabflußverläufe kann beobachtet werden, daß die Wellenlaufzeit mit guter Nährung konstant ist. Unterschiedlich ist diese nur in Abhängigkeit von der Fließrichtung. Die Retentionszeit dagegen ist vollständig vom jeweiligen Durchfluß, dem jeweiligen Volumen und dem jewei­ ligen Oberwasserpegel abhängig. Da sich die Retentionszeit implizit aus der Staurauminhaltskurve ergibt, sind Vereinfachungen (z. B. Linearisieren) derselben nicht zulässig. Ein Gleiches gilt auch für die Abbildung der Quasi- Retentionszeit, die implizit in der Unterwasserkonsumptionskurve und der Staurauminhaltskurve enthalten ist. Daher sind auch Vereinfachungen in der Unterwasserkonsumptionskurve nicht zulässig.Runtimes and retention times have a significant impact on the actual level changes in a storage space. From records of the deed neutrals level and power plant runoff can be observed that the wave duration is constant with good nutrition. This is different only depending on the direction of flow. The retention time, however, is completely of the respective flow, the respective volume and the respective depending on the upper water level. Since the retention time implicitly results from the Storage space curve results in simplifications (e.g. linearization) the same is not permitted. The same applies to the mapping of the quasi Retention time, which is implicit in the underwater consumption curve and the Storage space curve is included. Therefore, simplifications in the Underwater consumption curve not allowed.

Würde ein Simulationsmodell zu Grunde gelegt werden, das die Abbildung der Wellenlaufzeit vernachlässigen würde, so würde der berechnete Pegel­ verlauf - in den Übergangszuständen und den nicht eingeschwungenen instatio­ nären und stationären Zuständen - ein physikalisch unplausibles Verhalten zeigen.Would be based on a simulation model that the figure neglecting the wave propagation time, so the calculated level  course - in the transition states and the non-steady instatio nary and stationary states - a physically implausible behavior demonstrate.

Ein falscher Pegelverlauf würde aber über die damit gekoppelte Fallhöhe eine fehlerhafte Berechnung der Kraftwerksleistung und damit schlußendlich der Zielfunktion in der nachfolgenden Optimierung des Kraftwerkseinsatzes mit sich bringen. Die durch eine bessere Ausnutzung der Fallhöhe erzielbaren Optimierungsgewinne könnten dadurch wieder zunichte gemacht werden.An incorrect level curve would result in the drop height associated with it a faulty calculation of the power plant performance and thus ultimately the objective function in the subsequent optimization of the power plant use bring oneself. Those that can be achieved through better use of the head This could nullify optimization gains.

Die Staurauminhaltskurve V = fv(Q, OW) und die Unterwasserkonsumptions­ kurve UW = fUW(Q, OW) bilden die einzigen Bezüge zur Realität. Sie dienen daher auch als Grundlage für die Abbildung von instationären Vorgängen. Wie beschrieben, ist die Berücksichtigung der Wellenlaufzeit im Modell für ein "richtiges" Verhalten in den Übergangs- und instationären Zuständen unum­ gänglich. Wie schon erwähnt, ist die Kontinuitätsgleichung
The storage volume curve V = f v (Q, OW) and the underwater consumption curve UW = f UW (Q, OW) form the only references to reality. They therefore also serve as the basis for the mapping of transient processes. As described, the consideration of the wave transit time in the model is essential for a "correct" behavior in the transitional and unsteady states. As already mentioned, the continuity equation is

Vt = Vt-Δt + Δt . (Q t|zu + Zt - Q t|ab)
V t = V t-Δt + Δt. (Q t | zu + Z t - Q t | ab)

in dieser allgemeinen Form nicht dafür geeignet. In vielen Modellen für hydraulische Systeme, die in der Optimierung verwendet werden, wird nun versucht, die reale Reaktion des Oberwasserpegels (nach der Wellenlaufzeit) auf eine Zuflußänderung durch eine Verzögerung des Zuflusses Q t|zu in der Kontinuitätsgleichung abzubilden:
not suitable for this in this general form. In many models for hydraulic systems that are used in the optimization, attempts are now made to map the real reaction of the headwater level (after the wave transit time) to an inflow change by delaying the inflow Q t | zu in the continuity equation:

Problematisch ist, daß dabei ein Fehler gegenüber dem Gesamtvolumen Vt entstehen würde, da der Zufluß Q t|zu in der Realität sofort in das Gesamt­ volumen eingeht und nicht erst wellenlaufzeitverzögert. Es würde daher immer ein Volumsanteil vom "richtigen" Gesamtvolumen fehlen. Diese Modellierung ist daher nur für Stauräume mit großen Volumina oder für Fließstrecken zulässig. Für die betrachteten Schwellketten ist diese Formulierung auf Grund der kleinen Volumina der Stauräume nicht ausreichend; es würde sich der Fehler im Gesamtvolumen Vt auf die Pegelverläufe zu stark auswirken. Daher wird die allgemeine Volumsbilanz nicht für die Modellierung der Pegel, sondern nur für die Berechnung des Gesamtvolumens herangezogen. Für die Berechnung der Pegel werden zwei voneinander unabhängige ortsbezogene Volumsbilanzen mo­ delliert, die einmal für die Berechnung des Oberwasserpegels und einmal für die Berechnung des Unterwasserpegels verwendet werden.The problem is that this would result in an error in relation to the total volume V t , since in reality the inflow Q t | to immediately enters the total volume and does not delay the wave travel time. A volume share of the "correct" total volume would therefore always be missing. This modeling is therefore only permissible for storage spaces with large volumes or for flow sections. For the swell chains considered, this formulation is not sufficient due to the small volumes of the storage spaces; the error in the total volume V t would have too great an effect on the level curves. Therefore, the general volume balance is not used for the modeling of the levels, but only for the calculation of the total volume. For the calculation of the levels, two independent, location-based volume balances are modeled, which are used once for the calculation of the upper water level and once for the calculation of the underwater level.

In die Volumsbilanz für den Oberwasserpegel geht eine Zuflußänderung erst wellenlaufzeitverzögert (tl,zu) ein, dann allerdings schlagartig mit dem fiktiven Keilvolumen, das hinter dieser Zuflußänderung kommen könnte.
An inflow change is delayed in the volume balance for the headwater level (t l, closed ), but then suddenly with the fictitious wedge volume that could come after this inflow change.

In die Volumsbilanz für den Unterwasserpegel geht vollkommen analog eine Abflußänderung erst wellenlaufzeitverzögert (tl,ab) ein, dann allerdings wieder schlagartig mit dem fiktiven Keilvolumen, das hinter dieser Abfluß­ änderung kommen könnte.
The volume balance for the underwater level is completely analogous to a change in the drainage delayed by the wave duration (t l, ab ), but then suddenly with the fictitious wedge volume that could come after this change in the drainage.

Die ortsbezogenen Volumina V t|OW und V t|UW differieren zwar nach einer Zufluß- oder Abflußänderung vom Gesamtvolumen Vt, stimmen aber im einge­ schwungenen stationären Zustand oder im eingeschwungenen instationären Zustand (hier nach tl,zu bzw. tl,ab) wieder mit Vt überein.The location-related volumes V t | OW and V t | UW differ from the total volume V t after an inflow or outflow change, but they are in the steady steady state or in the steady transient state (here according to t l, to and t l, respectively) ) again match V t .

Der kleine Zwischenzubringer Zkl inkludiert sämtliche Zu- und Abflüsse des Stauraumes, die nicht meßtechnisch erfaßt werden können, und ist daher modellmäßig im Stauraum nicht näher lokalisiert. Seine Modellierung dient nur einer Volumskorrektur, die bei dem Vorhandensein realer, nicht gemessener kleiner Zuflüsse in den einzelnen Stauräumen notwendig wird. Weiters ergibt sich durch diesen Korrekturwert ein Parameter, der zur Feinjustierung des Modells beim Aufsetzen auf reale Prozeßzustände nützlich sein kann. The small intermediate feeder Z kl includes all inflows and outflows of the storage space that cannot be measured, and is therefore not located in the storage space according to the model. His modeling only serves to correct the volume, which is necessary in the presence of real, not measured, small inflows in the individual storage spaces. Furthermore, this correction value results in a parameter which can be useful for fine adjustment of the model when it is placed on real process states.

Bei hohen Absolutwerten und gravierenden zeitlichen Änderungen von Z t|kl ist nicht mehr mit wirklichkeitsgetreuen Pegelverläufen zu rechnen. In diesem Fall ist auf die untenstehenden Ausführungen zu Fig. 2 ("Stauraum mit großem Zwischenzubringer") zu verweisen.With high absolute values and serious changes in time of Z t | kl, realistic level curves can no longer be expected. In this case, reference should be made to the explanations below for Fig. 2 ("storage space with large intermediate feeder").

Für den Oberwasserpegel gilt als ortsbezogener Durchfluß der Abfluß
For the headwater level, the local flow is the discharge

Q t|OW = Q t|ab
Q t | OW = Q t | ab

bzw. für den Unterwasserpegel der Zufluß.
or the inflow for the underwater level.

Q t|UW = Q t|zuQ t | UW = Q t | zu

Der zeitabhängige Oberwasserpegel OWt ist schließlich jener Oberwasser­ pegel OW, der unter der Annahme eines fiktiven stationären Zustandes mit V = V t|OW und Q = Q t|OW aus der Umkehrfunktion der Staurauminhaltskurve folgt.
Finally, the time-dependent headwater level OW t is that headwater level OW which, assuming a fictitious steady state with V = V t | OW and Q = Q t | OW, follows from the inverse function of the storage volume curve.

OWt = fOW(V t|OW, Q t|OW)OW t = f OW (V t | OW, Q t | OW)

Für die Berechnung des zeitabhängigen Unterwasserpegels UWt benötigt man vorerst einen fiktiven Oberwasserpegel, den man über V t|UW und Q t|UW ermittelt. Dieser fiktive Oberwasserpegel wird schließlich zusammen mit Q = Q t|UW in die Unterwasserkonsumptionskurve eingesetzt, womit insgesamt UWt dem fiktiven stationären Zustand mit V = V t|OW und Q = Q t|OW zuzuordnen ist.
To calculate the time-dependent underwater level UW t , you first need a fictitious upper water level, which is determined via V t | UW and Q t | UW. This fictitious headwater level is finally used together with Q = Q t | UW in the underwater consumption curve, with which UW t can be assigned to the fictitious steady state with V = V t | OW and Q = Q t | OW.

UWt = fUW[Q t|UW, fOW(V t|UW, Q t|UW)]UW t = f UW [Q t | UW, f OW (V t | UW, Q t | UW)]

Die Volumsbilanzen für die Berechnung der Pegel setzen voraus, daß tl,zu und tl,ab konstant, aber nicht notwendigerweise gleich sind.The volume balances for the calculation of the levels assume that t l, zu and t l, ab are constant, but not necessarily the same.

Das Ganze kann nun gemäß Fig. 2 bzw. 3 zu komplexen Ketten verknüpft werden.The whole can now be linked to complex chains according to FIGS. 2 and 3.

Aus Fig. 2 ist die Konfiguration eines Stauraumes mit großem Zwischen­ zubringer Zgr ersichtlich, bei dem sich allgemein im eingeschwungenen statio­ nären Zustand ein Knick in der Spiegellage ergibt, da es nun keinen einheit­ lichen Stauraumdurchfluß mehr gibt. Diese Tatsache ist bei den ebenfalls dargestellen kleinen Zwischenzubringern Zkl1 und Zkl2 vernachlässigbar­ betreffend den großen Zwischenzubringer Zgr muß sie jedoch berücksichtigt werden. Dieser Knick läßt sich wie eingangs bereits beschrieben - am ein­ fachsten dadurch darstellen, daß man den Stauraum an der Einmündung des großen Zwischenzubringers hydraulisch betrachtet in zwei fiktive Teile aufteilt, was zur Folge hat, daß Staurauminhaltskurven und Konsumptionskurven für beide Teilstauräume getrennt vorhanden sein müssen, sodaß alle vier Pegel als Funktionen ihrer örtlichen Volumina und Durchflüsse berechenbar sind. Für einen zeitlich nicht konstanten großen Zwischenzubringer (Z t|gr ungleich konstant) ist eine derartige Auftrennung für die Berechnung allgemeiner stationärer Folgezustände unbedingt erforderlich.From Fig. 2, the configuration of a storage space with a large intermediate feeder Z gr can be seen, in which there is generally a kink in the mirror position in the steady statio nary state, since there is no longer any union storage flow. This fact is negligible in the case of the small intermediate feeders Z kl1 and Z kl2 which are also shown, but they must be taken into account with regard to the large intermediate feeders Z gr . This kink can be represented most simply as described at the beginning by hydraulically dividing the storage space at the confluence of the large intermediate feeder into two fictitious parts, with the result that storage space content curves and consumption curves must be available separately for both storage compartments, so that all four levels can be calculated as functions of their local volumes and flow rates. For a large intermediate feeder that is not constant in time (Z t | gr unequal constant), such a separation is absolutely necessary for the calculation of general steady state conditions.

Die beiden Teilstauräume werden gemäß Fig. 2 durch einen Ausgleichsfluß QA verbunden betrachtet. Die sich damit unabhängig voneinander darstellenden Gleichungen für die örtlichen Volumina und Durchflüsse beider Teilstauräume sowie weitere ausführliche Erläuterungen sind eingangs im Zusammenhang mit der Bezugnahme auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargelegt.The two partial storage spaces are considered connected according to FIG. 2 by a compensating flow Q A. The equations for the local volumes and flow rates of the two storage compartments, which are thus independent of one another, and further detailed explanations are initially set out in connection with the reference to an embodiment of the method according to the invention.

Bei der nur als Beispiel für eine reale Aufgabenstellung dienenden Anordnung nach Fig. 3 werden insgesamt vier Teilstauräume zwischen der Staumauer für Kraftwerk 1 (KW-1) und der für Kraftwerk 2 (KW-2) verwendet. Der selbst eingestaute große Zwischenzubringer Zgr mit Stauvolumen V3 trennt den Hauptstauraum an seiner Einmündung (Zwischenpegel "Duel") in zwei Teile. Die Ausleitung am Wehr M verlangt eine weitere Teilung des Gesamtstauraumes. Die Fließstrecke vom Wehr M bis zum Unterwasserpegel von KW-2 ist hier nicht separat berücksichtigt.In the arrangement according to FIG. 3, which serves only as an example for a real task, a total of four partial storage spaces are used between the dam for power plant 1 (KW-1) and that for power plant 2 (KW-2). The self-jammed large intermediate feeder Z gr with storage volume V 3 separates the main storage space at its mouth (intermediate level "Duel") into two parts. The diversion at weir M requires a further division of the total storage space. The flow path from weir M to the underwater level of KW-2 is not considered separately here.

Anhand der Fig. 4 bis 10 wird im folgenden die Optimierung der Planung von Kraftwerkseinsätzen in einer Schwellkette beschrieben, die auf dem oben angesprochenen Modell aufbaut, um durchführbare und vor allem wirtschaft­ lichere Fahrpläne, als sie der Lastverteiler erstellen kann, mit dem Modell errechnen zu können. Das dafür verwendete neue Optimierungsverfahren basiert auf der Anwendung von an sich bekannten, sogenannten genetischen Algorithmen. Dieses hier GROPT (genetische Ressourcen-Optimierung) genannte Verfahren sucht eine optimale Lösung im Lösungsraum des beschriebenen Simulations­ modells der Schwellkette und kann dazu auf einer Ausgangslösung, die bei­ spielsweise mit einem einfacheren Modell einer LP/MIP-Optimierung berechnet wurde, aufsetzen. Eine Ausgangslösung muß aber nicht existieren und kann für diesen Fall von GROPT selbst ermittelt werden.Referring to Figs. 4 to 10 to optimize the planning of power plant operations in a Schwellkette will be described below, based on the aforementioned model, to feasible, and above all economic lichere schedules, as it can create the load distribution, with the model calculated to can. The new optimization method used for this is based on the use of known, so-called genetic algorithms. This method, called GROPT (genetic resource optimization), is looking for an optimal solution in the solution space of the described simulation model of the swell chain and can be based on an initial solution that was calculated, for example, with a simpler model of LP / MIP optimization. However, an initial solution does not have to exist and can be determined by GROPT itself in this case.

GROPT wird für unterschiedliche Optimierungshorizonte (Tagesfahrpläne (24 Stunden mit einer Zeitschrittbreite vom 30 Minuten) sowie Feinfahrpläne (4 Stunden mit einer Zeitschrittbreite von 5 Minuten) eingesetzt.GROPT is used for different optimization horizons (daily schedules (24 hours with a time step width of 30 minutes) as well as detailed timetables (4 hours with a time step width of 5 minutes).

Die Aufgabe von GROPT bei der Erstellung von Tages- und Feinfahrplänen ist die Änderung der Kraftwerksabflüsse zur Beseitigung eventueller Ober­ wasserpegel- und/oder Zwischenpegelverletzungen, zum vollständigen Ausnützen des Schwellraumes und für ein optimales Setzen der Schalt- und Regelungs­ punkte unter Berücksichtigung eines nicht linearen hydraulischen und elek­ trischen Modells der Flußkraftwerkskette (SIM).GROPT's task in creating daily and detailed timetables is the change in the power plant outflows to eliminate any waiters water level and / or intermediate level violations, for full use the threshold and for optimal setting of the switching and control points considering a non-linear hydraulic and elec tric model of the river power plant chain (SIM).

Die Ausgangslösung wird auf Basis ihrer Kraftwerksabflüsse nachsimuliert und x-mal kopiert. Diese x Individuen bilden die erste Generation von GROPT (siehe Fig. 4).The original solution is simulated based on its power plant outflows and copied x times. These x individuals form the first generation of GROPT (see Fig. 4).

Die in Fig. 5 bis 7 hinsichtlich ihrer Wirkung dargestellten Operatoren haben die Aufgabe, die einzelnen Individuen einer Generation zu verändern, woraus dann in weiterer Folge die nächste Generation gebildet wird. Pro Individuum ist jeweils nur ein Operator aktiv. Nach der Selektion eines Individuums wird durch die selbstjustierende Steuerung jener Operator mit einer größeren Wahrscheinlichkeit ausgewählt, der in der vorhergegangenen Generation eine größere Wirksamkeit besessen hat. Dieser Operator verändert die Kraftwerksabflüsse des Individuums und übergibt dann an die Korrekturen.The operators shown in FIGS. 5 to 7 with regard to their effect have the task of changing the individual individuals of a generation, from which the next generation is subsequently formed. Only one operator is active per individual. After the selection of an individual, the operator who has had greater effectiveness in the previous generation is more likely to be selected by the self-adjusting control. This operator changes the power plant outflows of the individual and then passes them on to the corrections.

Auf Basis der durch Operatoren und Korrekturen erstellten Kraftwerksab­ flüsse wird für jedes Individuum der Generation der Zielfunktionswert errech­ net. Jene Individuen mit einem besseren Zielfunktionswert pflanzen sich mit einer höheren Wahrscheinlichkeit in die nächste Generation fort. Der Algo­ rithmus wird beendet, wenn der Zielfunktionswert des besten Individuums über eine Anzahl von Generationen nicht verbessert wird oder insgesamt eine definierbare Anzahl von Generationen überschritten wird - siehe dazu auch Fig. 9 und 10 bzw. die zugehörige Beschreibung.On the basis of the power plant outflows created by operators and corrections, the target function value is calculated for each individual of the generation. Those individuals with a better objective function value are more likely to reproduce into the next generation. The algorithm is terminated if the target function value of the best individual does not improve over a number of generations or if a definable number of generations is exceeded overall - see also FIGS. 9 and 10 or the associated description.

Zur Repräsentation der Variablen des Optimierungsproblems wird in einfachen genetischen Algorithmen ein Codierungsmechanismus verwendet, der die Variablen auf binäre Strings abbildet (binäre Codierung). Jedes Indivi­ duum einer Generation besteht aus einer Folge von 0 und 1 (Gene).To represent the variables of the optimization problem, see a simple genetic algorithm uses a coding mechanism that maps the variables to binary strings (binary coding). Every indivi duum of a generation consists of a sequence of 0 and 1 (genes).

In GROPT besteht jedes Individuum ebenfalls aus einer Menge von Genen, wobei jedoch jedes Gen den Zustand des Kraftwerkes in einem bestimmten Zeitschritt repräsentiert (der Zustand eines Kraftwerkes besteht aus dem Kraftwerksabfluß, der Kraftwerksleistung, dem Oberwasserpegel, etc. darge­ stellt durch einen Zustandsvektor). Für eine vollständige Darstellung der Zustände von beispielsweise zehn Kraftwerken existieren bei einem Tages­ fahrplan mit einem Zeitschrittraster von einer halben Stunde 480 Zustands­ vektoren (48 Zeitschritte . 10 Kraftwerke). Jedes Individuum verfügt daher über 480 Gene (siehe Fig. 4). Jede Generation besteht aus einer parametrier­ baren Anzahl von Individuen.In GROPT, each individual also consists of a set of genes, but each gene represents the state of the power plant in a certain time step (the state of a power plant consists of the power plant outflow, the power plant output, the headwater level, etc. represented by a state vector). For a complete representation of the states of, for example, ten power plants, there are 480 state vectors (48 time steps. 10 power plants) in a daily schedule with a time step pattern of half an hour. Each individual therefore has 480 genes (see Fig. 4). Each generation consists of a configurable number of individuals.

Durch die Verwendung von Zustandsvektoren als Genen entfällt eine aufwendige Umrechnung der Codierung.The use of state vectors as genes eliminates one time-consuming conversion of the coding.

Die im vorliegenden Verfahren von GROPT bevorzugt verwendeten Operatoren sind hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die einzelnen Individuen bzw. Fahr­ pläne (Kraftwerksabflüsse über der Zeit) in den Skizzen nach Fig. 5 bis 7 dargestellt.The operators preferably used in the present method by GROPT are shown in the sketches according to FIGS. 5 to 7 with regard to their effect on the individual individuals or schedules (power plant outflows over time).

Der Blockmutate-Operator durchläuft gemäß Fig. 5 folgende Arbeits­ schritte:
The Blockmutate operator goes through steps shown in FIG 5, the following work.:

  • 1. Zufällige Auswahl eines Kraftwerkes sowie von vier Regelungszeit­ punkten in diesem Kraftwerk. Diese bestimmen die Intervalle 1 und 2.1. Random selection of a power plant and four regulation times score in this power plant. These determine intervals 1 and 2.
  • 2. Änderung der Kraftwerksabflüsse des ersten Intervalls um einen zufälligen Wert.2. Change in the power plant outflows of the first interval by one  random value.
  • 3. Änderung der Kraftwerksabflüsse des zweiten Intervalls um die selbe Wassermenge in die umgekehrte Richtung, sodaß die integrale Neben bedingung eingehalten wird.3. Change the power plant outflows of the second interval by the same Amount of water in the opposite direction, so that the integral constraint is observed.
  • 4. Zufällige Auswahl eines zweiten Kraftwerks. Für alle Kraftwerke, die topologisch zwischen dem ersten und dem zweiten ausgewählten Kraftwerk liegen, wird ebenfalls ein Blockmutate durchgeführt, wobei die Intervalle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerks versetzt werden und als Endezeitpunkt der Intervalle die nächstliegende Regelung gesucht wird.4. Random selection of a second power plant. For all power plants that topologically between the first and the second selected power plant a block mutate is also carried out, the intervals being around the runtime of the respective power plant will be offset and as the end time the nearest regulation is searched for.

Gemäß Fig. 6 durchläuft der Rotate-Operator von GROPT folgende Arbeits­ schritte:
Referring to FIG. 6, the Rotate operator passes GROPT of the following working steps:

  • 1. Zufällige Auswahl eines Kraftwerkes sowie von zwei Zeitpunkten in diesem Kraftwerk (Intervall).1. Random selection of a power plant and two times in this power plant (interval).
  • 2. Verschieben der Kraftwerksabflüsse dieses Intervalls um eine zufällig gewählte Anzahl von Zeitschritten. Die durch das Verschieben überschriebenen Kraftwerksabflüsse werden am Anfang des Intervalls wieder eingereiht, wodurch die integrale Nebenbedingung erfüllt bleibt.2. Shift the power plant outflows by a random amount selected number of time steps. The ones overwritten by moving Power plant outflows are reclassified at the beginning of the interval, whereby the integral constraint remains fulfilled.
  • 3. Zufällige Auswahl eines zweiten Kraftwerks. Für alle Kraftwerke, die topologisch zwischen dem ersten und dem zweiten ausgewählten Kraftwerk liegen, wird ebenfalls ein Rotate durchgeführt, wobei die Intervalle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerks versetzt werden.3. Random selection of a second power plant. For all power plants that topologically between the first and the second selected power plant a rotate is also carried out, the intervals around the Runtime of the respective power plant.

Dieser Operator findet hier spezielle Fahrweisen der Schwellkette, wie etwa Kippbetrieb, schneller als andere Operatoren.This operator finds special control strategies of the swell chain, such as such as tipping, faster than other operators.

Gemäß Fig. 7 werden im GROPT vom Crossover-Operator folgende Arbeits­ schritte durchlaufen:
According to Fig. 7, the following steps are carried out by the crossover operator in the GROPT:

  • 1. Zufällige Auswahl zweier Individuen der alten Generation.1. Random selection of two individuals of the old generation.
  • 2. Zufällige Auswahl eines Kraftwerkes.2. Random selection of a power plant.
  • 3. Zufällige Auswahl des Anfangs je eines Intervalles in Individuum 1 und Individuum 2. Das Ende der Intervalle wird so gewählt, daß die gesamte von diesem Kraftwerk abzugebende Wassermenge (Abgabevolumen) unverändert bleibt (integrale Nebenbedingung).3. Random selection of the beginning of an interval in individual 1 and individual 2. The end of the intervals is chosen so that the entire  amount of water to be delivered by this power plant (delivery volume) unchanged remains (integral constraint).
  • 4. Austausch der Zustandsvektoren in Intervall 1 mit jenen in Intervall 2.4. Exchange of the state vectors in interval 1 with those in interval 2nd
  • 5. Zufällige Auswahl eines zweiten Kraftwerks. Für alle Kraftwerke, die topologisch zwischen dem ersten und dem zweiten ausgewählten Kraftwerk liegen, wird ebenfalls ein Crossover durchgeführt, wobei die selben Inter­ valle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerks versetzt, verwendet werden.5. Random selection of a second power plant. For all power plants that topologically between the first and the second selected power plant a crossover is also carried out, the same inter valle offset by the running time of the respective power plant can be used.
  • 6. Multiplikative Korrektur der Kraftwerksabflüsse in den ausgewählten Intervallen, sodaß die integrale Nebenbedingung eingehalten wird.6. Multiplicative correction of power plant outflows in the selected Intervals so that the integral constraint is met.
  • 7. Kopieren der so entstandenen beiden neuen Individuen in die nächste Generation.7. Copy the resulting two new individuals into the next one Generation.

Der Operator Crossover verkreuzt zwei Fahrpläne miteinander, um prin­ zipiell gute Fahrweisen eines jeden weiter zu vererben. Auf Grund des Bildens neuer Fahrweisen durch die Mischung alter Fahrweisen ist dieser Operator hauptverantwortlich für eine stabile Kovergenz zum globalen Optimum. Die Volumina der Stauräume der für den Operator Crossover ausgewählten Kraftwerke ändern sich durch diese Operation nur unwesentlich (intergrale Nebenbe­ dingung).The operator crossover crosses two timetables together to print to pass on a good driving style to everyone. Because of the making This operator is new driving styles by mixing old driving styles mainly responsible for a stable convergence to the global optimum. The Volumes of the storage spaces of the power plants selected for the operator crossover change only marginally as a result of this operation (integral secondary condition).

Jedes Individuum einer Generation beinhaltet zusätzlich zu den Kraft­ werkszuständen einen Erfolgswert pro Operator. Diese Erfolgswerte geben Auskunft darüber, wie erfolgreich die einzelnen Operatoren in den vergangenen Generationen auf ein Individuum angewendet wurden.Every individual of a generation contains in addition to strength a success value per operator. Give these success values Information about how successful the individual operators have been in the past Generations have been applied to an individual.

Die Summe der Erfolgswerte wird immer auf eins normiert. Aus diesen normierten Erfolgswerten wird eine Auswahlwahrscheinlichkeit bestimmt, die für jeden Operator zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert be­ schränkt werden kann. Durch die Erfolgswerte werden Operatoren, die bisher erfolgreich waren, auch zur Bildung der nächsten Generation mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eingesetzt. The sum of the success values is always standardized to one. From these A probability of selection is determined according to standardized success values be for each operator between a maximum and a minimum value can be restricted. Through the success values become operators, which so far were successful, including to educate the next generation with a higher one Probability used.  

Fig. 8 zeigt die Erfolgswerte der Operatoren Crossover, Blockmutate und Rotate der Individuen 1 (IND1) und 2 (IND2). Fig. 8, the values of the success operators crossover Blockmutate and Rotate shows the individuals 1 (IND1) and 2 (IND2).

Der Ablauf der Adaption der Erfolgswerte ist in Fig. 9 dargestellt. Zur Vereinfachung besteht jede Generation aus vier Individuen, die Anzahl der Operatoren beträgt zwei.The course of the adaptation of the success values is shown in FIG. 9. To simplify matters, each generation consists of four individuals and the number of operators is two.

Zu Beginn sind für die Initialisierungsgeneration Gen(1) alle Erfolgs­ werte gleich. Die Selektion wählt nun dreimal das Individuum 1 und einmal das Individuum 2 auf Basis der Zielfunktionswerte aus. Aus den Auswahlwahrschein­ lichkeiten für die Bildung der Gen(2) ergibt sich z. B. ein zweimaliger Aufruf des Operators Crossover und ein zweimaliger Aufruf des Operators Mutate. Daraus ergeben sich die Auswahlwahrscheinlichkeiten für die Bildung der Gen(3).At the beginning, all are successful for the gene (1) initialization generation value the same. The selection now selects the individual 1 three times and once that Individual 2 based on the objective function values. From the selection probability Opportunities for the formation of the gene (2) results, for. B. a two-time call the Crossover operator and calling the Mutate operator twice. This results in the selection probabilities for the formation of the Gene (3).

Nach jedem Durchlauf eines Individuums durch einen Operator wird der zugehörige Erfolgswert um einen bestimmten Wert erhöht (hier um 0.02). Dann werden die Erfolgswerte des Individuums insgesamt auf 1 normiert.Each time an individual passes through an operator, the associated success value increased by a certain value (here by 0.02). Then the success values of the individual are standardized to 1 in total.

Bei Annahme, daß Individuum 4 der Gen(2) nach der Simulation einen wesentlich besseren Zielfunktionswert erzielt hat als die restlichen Indi­ viduen, wird nun das "Select" dieses öfter auswählen (hier sogar 4x). Dieses Individuum ist durch das Mutieren aus Gen(1) entstanden. Das heißt, daß das Mutate eine größere Wirksamkeit als das Crossover besessen hat. Der Mutate Operator bekommt daher eine höhere Auswahlwahrscheinlichkeit für die Bildung der nächsten Generation Gen(4).Assuming that individual 4 of the gene (2) one after the simulation has achieved a much better objective function value than the other Indi viduen, the "Select" will now select this more often (here even 4x). This The individual emerged from the mutation from gene (1). That means that Mutate is more effective than the crossover. The mutate Operator therefore gets a higher probability of selection for education next generation gene (4).

In Fig. 10 ist in einem Gesamtüberblick der Verfahrensverlauf von einem Initialisierungsfahrplan über die beschriebene verbesserte hydraulische Simulation bis zur wiederholten Anwendung der angesprochenen Operatoren des genetischen Algorithmus dargestellt. Zusätzlich sind rechts noch Korrektur­ maßnahmen angedeutet, die auf eingangs bereits beschriebene Weise Volums­ korrekturen, Pegelkorrekturen, Ausschluß verbotener Einsatzbereiche der Maschinen, Korrektur von Kraftwerksabflußgradienten, Fahrplanberuhigung und dgl. erlauben. Über eine neuerliche Anwendung des verbesserten Simulations­ modells bzw. die Zuhilfenahme von gewichteter Arbeit und eine Summe von Pönalen wird eine Zielfunktion ermittelt, die mit den entsprechenden Ziel­ funktionen jeweils anderer Generationen bzw. Individuen verglichen wird. Die Optimierung wird zweckmäßig dann beendet, wenn sich der Zielfunktionswert des besten Individuums über eine vorbestimmte Anzahl von Generationen nicht mehr verbessert, oder wenn insgesamt eine vordefinierbare Anzahl von Generationen erreicht ist.In Fig. 10 in an overall view of the course of the process is of a Initialisierungsfahrplan via the described improved hydraulic simulation to the repeated application of the addressed operators of the genetic algorithm presented. In addition, corrective measures are indicated on the right, which allow volume corrections, level corrections, exclusion of prohibited areas of use of the machines, correction of power plant outflow gradients, schedule stabilization and the like in the manner already described. Using a new application of the improved simulation model or the use of weighted work and a sum of penalties, a target function is determined which is compared with the corresponding target functions of other generations or individuals. The optimization is expediently ended when the target function value of the best individual no longer improves over a predetermined number of generations, or when a predefinable number of generations has been reached overall.

Claims (17)

1. Verfahren zur Leistungsermittlung von Kraftwerken einer Schwellkette, wobei jeweils mit Hilfe der Staurauminhaltskurve und der Unterwasser­ konsumptionskurve die Pegelverläufe im Strauraum und daraus über Fallhöhe und Durchfluß die Turbinenleistung bestimmt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei zeitlich variablen Werten des Zuflusses Q t|zu, des Abflusses Q t|ab sowie eines eventuell vorhandenen kleinen Zwischenzubringers Z t|kl, für die Berechnung der Pegelverläufe zwei voneinander unabhängige, ortsbezogene Volumsbilanzen für den Oberwasserpegel und den Unterwasserpegel verwendet werden, in denen Zu- bzw. Abflußänderungen wellenlaufzeitverzögert mit dem fiktiven Keilvolumen, das hinter der Änderung kommen könnte, berück­ sichtigt werden.1. Method for determining the performance of power plants in a swell chain, the level curves in the reservoir and the turbine output being determined by means of the storage space content curve and the underwater consumption curve, from which the turbine output is determined by the head and flow, characterized in that Q t | zu zu zu , the discharge Q t | ab as well as a possibly small intermediate feeder Z t | kl, two independent, location-based volume balances for the headwater level and the underwater level are used for the calculation of the level curves, in which inflow and outflow changes are delayed with the fictitious wedge volume that might come behind the change are taken into account. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei größeren, variablen Zwischenzubringern Zt der jeweilige Stauraum auf entsprechende Teilstauräume aufgeteilt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the case of larger, variable intermediate feeders Z t, the respective storage space is divided into corresponding partial storage spaces. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zeitschritt und Pegel ein fiktiver, stationärer Zustand des Gesamtstauraumes durch ein Gesamtvolumen V t|1 + V t|2 und Stauraumdurchflüsse pro Teilstauraum Q t|1 und Q t|2definiert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that for everyone Time step and level a fictitious, stationary state of the total storage space by a total volume V t | 1 + V t | 2 and storage space flows per partial storage space Q t | 1 and Q t | 2 is defined. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstau­ räume rechnerisch durch einen Ausgleichfluß QA als verbunden betrachtet und die örtlichen Volumina und Durchflüsse der Teilstauräume ansonsten vonein­ ander unabhängig ermittelt werden.4. The method according to claim 2, characterized in that the partial storage spaces are considered arithmetically by a compensating flow Q A as connected and the local volumes and flows of the partial storage spaces are otherwise determined independently of each other. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauräume in der Art verkettet werden, daß für die Berechnung der Fallhöhe bzw. der Leistung im zugeordneten Kraftwerk die Differenz zwischen dem im Stauraum liegenden Oberwasser- und dem im Unter­ liegerstrauraum lokalisierten Unterwasserpegel gebildet wird, und der Ober­ wasserpegel mit Hilfe der ortsbezogenen Volumsbilanz und des Abflusses sowie der Unterwasserpegel unter Beiziehung der dort gültigen ortsbezogenen Volums­ bilanz und des Zuflusses bestimmt werden.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the storage spaces are chained in such a way that for the Calculation of the head or the power in the assigned power plant Difference between the upper water and the lower in the storage space localized underwater level is formed, and the upper  water level with the help of the location-based volume balance and the discharge as well the underwater level, taking into account the local volume applicable there balance and the inflow can be determined. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die so er­ mittelten Leistungswerte zumindest als Teil der Zielfunktion einer Opti­ mierung von Kraftwerkseinsätzen der Schwellkette verwendet werden.6. The method according to claim 5, characterized in that he so averaged performance values at least as part of the objective function of an opti Power plant inserts of the swell chain can be used. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Opti­ mierung ein genetischer Algorithmus verwendet wird, bei dem die erste Ge­ neration von Individuen von Kopien einer auf Basis ihrer Kraftwerks- bzw. Stauraumabflüsse nachsimulierten Ausgangslösung gebildet wird, wobei jedes Individuum aus einer Anzahl von Genen besteht, von denen jedes den Zustand des Kraftwerkes in einem bestimmten Zeitschritt repräsentiert, und bei dem aus einer Anzahl von Operatoren jeweils einer auf ein Individuum einwirkt und in bestimmter Weise die Kraftwerksabflüsse dieses Individuums ändert, wonach für jedes Individuum der Generation der Zielfunktionswert ermittelt wird und die Individuen mit besserem Zielfunktionswert mit höherer Wahrscheinlichkeit in die nächste Generation übernommen werden.7. The method according to claim 6, characterized in that for opti a genetic algorithm is used in which the first Ge generation of individuals from copies of one based on their power plant or Storage drains post-simulated starting solution is formed, each Individual consists of a number of genes, each of which is the condition of the power plant in a certain time step, and in which from a number of operators one acts on an individual and in a certain way changes the power plant outflows of this individual, after which the target function value is determined for each individual of the generation and the individuals with better objective function value are more likely to be transferred to the next generation. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ermittlung der Zielfunktionswerte die Kraftwerksabflüsse hinsichtlich ihrer integralen Volumsnebenbedingung, welche besagt, daß bei gegebenem, variablen Zwischenzubringer, sowie Anfangs- und Endvolumen die Summe aller Abflüsse aus jedem Stauraum im Planungszeitraum konstant sein muß, korrigiert werden.8. The method according to claim 7, characterized in that before the Determination of the target function values regarding the power plant outflows integral volume constraint, which says that given a variable Intermediate feeder, as well as start and end volume the sum of all outflows each storage space must be constant in the planning period, be corrected. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ermittlung der Zielfunktionswerte die Kraftwerksabflüsse hinsichtlich vor­ gegebener Grenzen, z. B. betreffend Stauvolumen, Oberwasserpegel, Abfluß­ gradienten usw., überprüft und erforderlichenfalls korrigiert werden.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that before the Determination of the target function values regarding the power plant outflows given limits, e.g. B. regarding storage volume, headwater level, discharge gradients, etc., checked and corrected if necessary. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung des genetischen Algorithmus beendet wird, wenn sich der Zielfunktionswert des besten Individuums über eine vorbestimmte Anzahl von Generationen nicht mehr verbessert, oder wenn insgesamt eine vordefinierbare Anzahl von Generationen erreicht wird.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the execution of the genetic algorithm is ended when the Target function value of the best individual over a predetermined number of  Generations no longer improved, or if overall a predefinable one Number of generations is reached. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Individuum einer Generation zusätzlich zu den die Kraftwerkszustände repräsentierenden Genen ein Erfolgswert pro Operator verwendet wird, der Auskunft darüber gibt, wie erfolgreich die einzelnen Operatoren in den vorigen Generationen auf ein Individuum angewendet wurden und gemäß welchem bisher erfolgreichere Operatoren auch zur Bildung der näch­ sten Generation bevorzugt eingesetzt werden.11. The method according to one or more of claims 7 to 10, characterized characterized in that for each individual of a generation in addition to the the genes representing the power plant states a success value per operator is used, which provides information about how successful the individual Operators in previous generations have been applied to an individual and according to which previously more successful operators also used to form the next most generation are preferred. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangslösung ein mit einem vereinfachten hydrau­ lischen Modell der Schwellkette über LP/MIP berechneter Kraftwerkseinsatzplan verwendet wird.12. The method according to one or more of claims 7 to 11, characterized characterized in that as a starting solution with a simplified hydrau Model of the swell chain using a power plant deployment plan calculated using LP / MIP is used. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Zielfunktion eine Kombination von gewichteter Arbeit und einer Summe von Pönalen verwendet wird, wobei die gewichtete Arbeit aus der insgesamt erzeugten Arbeit pro Zeitschritt durch Multiplikation mit einem benutzerdefinierten Gewichtsfaktor ermittelt wird und mittels der Pönalen vordefinierte, unerwünschte Betriebszustände benachteiligt werden.13. The method according to one or more of claims 7 to 12, characterized characterized in that the objective function is a combination of weighted work and a sum of penalties is used, the weighted work out the total work generated per time step by multiplying by one user-defined weight factor is determined and by means of the penalties predefined, undesirable operating conditions are disadvantaged. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung der Kraftwerksabflüsse von nur wenigen Kraftwerken im Zuge der Optimierung die Zielfunktion jeweils nur partiell beschränkt auf den geänderten Bereich neu ermittelt wird.14. The method according to claim 13, characterized in that when changed the power plant outflows of only a few power plants in the course of the optimization the objective function is only partially limited to the changed area is newly determined. 15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einwirkung eines Blockmutate-Operators bei der Opti­ mierung aus der Gesamtzahl der Kraftwerke der Schwellkette zufällig ein erstes ausgewählt und für dieses sowie für alle stromab des ersten ausgewähl­ ten Kraftwerkes bis zu einem ebenfalls zufällig ausgewählten zweiten liegen­ den Kraftwerk zwei zufällige Zeitintervalle gesetzt werden in denen sodann die Kraftwerksabflüsse gemittelt und um einen zufällig innerhalb vorbe­ stimmter Grenzen gewählten Wert so gegengleich verschoben werden, daß die Volumsbilanz unverändert bleibt.15. The method according to one or more of claims 7 to 14, characterized characterized in that when a block mutate operator acts on the opti randomly from the total number of power plants in the swell chain first selected and selected for this and for all downstream of the first power plant up to a randomly selected second the power plant two random time intervals are set in which then  the power plant outflows averaged and randomly past within one certain limits selected value are shifted so that the Volume balance remains unchanged. 16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einwirkung eines Crossover-Operators bei der Opti­ mierung zwei Individuen der alten Generation sowie eines der Kraftwerke per Zufall ausgewählt werden, daß in beiden ausgewählten Individuen der Anfang je eines Intervalles per Zufall und das Ende jeweils so festgelegt wird, daß die gesamte von diesem Kraftwerk abzugebende Wassermenge unverändert bleibt, daß sodann die Zustandsvektoren in beiden Intervallen ausgetauscht werden, daß ein zweites Kraftwerk per Zufall ausgewählt wird und für alle zwischen dem ersten ausgewählten und diesem zweiten liegenden Kraftwerke ebenfalls ein derartiger Crossover-Operator angewandt wird, wobei überall dieselben Inter­ valle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerkes versetzt verwendet werden, und daß die so entstandenen beiden neuen Individuen in die nächste Generation kopiert werden.16. The method according to one or more of claims 7 to 15, characterized characterized in that when a crossover operator acts on the opti two old generation individuals and one of the power plants Be chosen at random that in both selected individuals, the beginning of each of an interval at random and the end is determined so that the total amount of water to be delivered by this power plant remains unchanged that then the state vectors are exchanged at both intervals that a second power plant is chosen at random and for everyone between that first selected and this second lying power plants such crossover operator is used, the same inter valle are used offset by the running time of the respective power plant, and that the two new individuals thus created entered the next generation be copied. 17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einwirkung eines Rotate-Operators bei der Optimierung ein erstes Kraftwerk sowie zwei zugehörige, ein Intervall definierende Zeitpunkte per Zufall ausgewählt werden, daß die Kraftwerksabflüsse dieses Intervalls sodann um eine zufällig gewählte Anzahl von Zeitschritten ver­ schoben werden, wobei die dabei überschriebenen Kraftwerksabflüsse am Anfang des Intervalls wieder eingereiht werden, daß ein zweites Kraftwerk per Zufall ausgewählt und für alle zwischen diesem und dem ersten ausgewählten liegenden Kraftwerk ebenfalls ein Rotate-Operator angewandt wird, wobei die Intervalle um die Laufzeit des jeweiligen Kraftwerkes versetzt werden.17. The method according to one or more of claims 7 to 16, characterized characterized in that when a rotate operator acts in the optimization a first power plant and two associated ones that define an interval Times are chosen at random that the power plant outflows this Intervals then ver by a randomly selected number of time steps be pushed, with the overwritten power plant outflows at the beginning of the interval to be reclassified that a second power plant by chance selected and for everyone lying between this and the first selected Power station also uses a rotate operator, with the intervals to be offset by the duration of the respective power plant.
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