基于gis技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S01：基于gis平台，构建当地地形空间数据库；步骤S02：基于上游水电站预计发电量，预测水库来/退水量-时间曲线；步骤S03：基于实时水位、雨情、流量信息，结合气象、水文预报信息以及所述步骤S01中存储的空间信息对来/退水量-时间预测曲线进行调整；步骤S04：利用水库来/退水量-时间预测曲线，结合水电站工作状况数据以及水电站调度规则，根据预先设定在系统中的调度计划生成模型，生成调度计划；步骤S05：生成最优调度计划。本发明为工作人员评估不同的调度计划效益，为管理层决策起辅助作用。
【专利说明】基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水利水电工程领域，特别是一种基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法。
【背景技术】
[0002]水电站调度计划是在保证水电站安全可靠的前提下，充分发挥有限资源的经济效益，具体指在水库来水与用水变动的情况下，根据径流特性和水库的任务要求，有目的、有计划地统筹安排水库蓄水与洪水、拦洪与泄洪、防洪与兴利的一种技术和措施，合理安排水电站的运行方式和水库的水位和水量调度，使水电站发电获取最大经济效益。目前，中小流域径流式水电站群多利用水库调度图，凭借经验进行调度。
[0003]水电站优化调度过程是一项复杂的系统工程，牵涉到整个电站运行管理的各个方面，在调度管理决策过程中，往往需要涉及大量的数据及图形信息，如流域的水文、地形、水工建筑物等等，其内部各组成部分之间相互联系又相互制约，关系错综复杂，往往难以用简单的文字图表或数学模型来描述，而信息的增补导致决策的变更经常发生，传统的调度计划模拟比较多得采用曲线、表格展示计算结果和运算过程，整个过程不直观，这使得决策管理者难以对不同的调度方案进行直观的优化比较选择。
[0004]中小流域径流式水电站群凭借经验进行调度，通常以水库调度图作为指导水库运行调度的工具，水库调度图是根据历史水文资料，选择有代表性的典型年为依据，以设计保证率和保证出力为基础拟定的，但它不能适应客观情况随着时间延续而发生的变化，易使调度人员判断失误而导致水能的浪费。例如，在汛期如遇到来水很丰时，不敢超越调度图的指示出力，及时加大出力，往往容易产生集中的大量弃水，使水量利用率降低，损失电能，水资源得不到充分利用，不能适应当前节能减排、节水增发要求；另外，调度计划大多以表格的形式展示，相对抽象，不直观，不利于对调度计划的评估。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，该方法为工作人员评估不同的调度计划效益，为管理层决策起辅助作用。
[0006]本发明采用以下方案实现:一种基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤SOl:基于gis平台，构建当地地形空间数据库；
步骤S02:基于上游水电站预计发电量，预测水库来/退水量-时间曲线；
步骤S03:基于实时水位、雨情、流量信息，结合气象、水文预报信息以及所述步骤SOl中存储的空间信息对来/退水量-时间预测曲线进行调整；
步骤S04:利用水库来/退水量-时间预测曲线，结合水电站工作状况数据以及水电站调度规则，根据预先设定在系统中的调度计划生成模型，生成调度计划；
步骤S05:将步骤S04中生成的调度计划对第二天水电站的工况进行计算以及仿真分析，并获取最优调度计划；所述计算是针对计划期T内的水电站总发电量_或总发电效益ΚT)进行计算分析，通过对约束条件的改变，
目标在于或KD能得到最大值；所述仿真是利用gis平台通过流量的变化形象的重现或预呈现各水电站调度计划的实施。
[0007]在本发明一实施例中，还包括对最优的调度计划通过web系统发布。
[0008]在本发明一实施例中，所述步骤SOl的实现方式包括通过gis系统，对当地地形空间进行空间分析，空间分析主要包括水库长度、面积、周长、体积计算、河道长度、深度、平均截面积、相应河段的体积计算；基于地形剖切得到任意河段的横断面，分析地形坡度、坡向，对提取的河道横断面数据编号入库，为下游河道洪水演进模型提供模型参数。
[0009]在本发明一实施例中，所述水电站总发电量￡CD、总发电效益Κ)的最大值计算公式如下:
【权利要求】
1.一种基于Gis技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤SOl:基于gis平台，构建当地地形空间数据库； 步骤S02:基于上游水电站预计发电量，预测水库来/退水量-时间曲线； 步骤S03:基于实时水位、雨情、流量信息，结合气象、水文预报信息以及所述步骤SOl中存储的空间信息对来/退水量-时间预测曲线进行调整； 步骤S04:利用水库来/退水量-时间预测曲线，结合水电站工作状况数据以及水电站调度规则，根据预先设定在系统中的调度计划生成模型，生成调度计划；步骤S05:将步骤S04中生成的调度计划对第二天水电站的工况进行计算以及仿真分析，并获取最优调度计划；所述计算是针对计划期内的水电站总发电量或总发电效益KD进行计算分析，通过对约束条件的改变，目标在于_或ΚΩ能得到最大值；所述仿真是利用gis平台通过流量的变化形象的重现或预呈现各水电站调度计划的实施。
2.根据权利要求1所述的基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于:还包括对最优的调度计划通过web系统发布。
3.根据权利要求1所述的基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于:所述步骤SOl的实现方式包括通过gis系统，对当地地形空间进行空间分析，空间分析主要包括水库长度、面积、周长、体积计算、河道长度、深度、平均截面积、相应河段的体积计算；基于地形剖切得到任意河段的横断面，分析地形坡度、坡向，对提取的河道横断面数据编号入库，为下游河道洪水演进模型提供模型参数。
4.根据权利要求1所述的基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于:所述水电站总发电量五€0、总发电效益Kr)的最大值计算公式如下:
5.根据权利要求1所述的基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于:所述水电站总发电量或总发电效是对多套调度计划进行效益分析，计算公式如下:
6.根据权利要求1所述的基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于:所述方法还包括调度计划的重演和预演，即通过gis平台信息叠加显示，在最佳调度计划发布之前，通过在gis平台上先进行预演，接入水电站调度模型的计算结果，对调度方案进行模拟仿真，查看调度计划是否合理，并根据预演结果进行调整，保证调度计划的合理性。
7.根据权利要求1所述的基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于:所述仿真包括:动态模拟仿真，该动态模拟仿真包括对泄洪闸门开启过程及状态、大坝开闸泄水流态以及下游河道水流流态进行模拟仿真；所述泄洪闸门开启过程及状态是根据用户设置的水库大坝上下游水位、流量关系，通过调节泄洪闸的开启高度，在模拟仿真环境中，对泄洪闸按照单孔开启、固定成组或自由编组、全部开启，对水电站调度的各种工况进行模拟仿真；所述大坝开闸泄水流态以及下游河道水流流态是通过在gis地图上构建分段层，分段层上取单位长度，并设定该单位长度在实际地理位置中代表的距离，对水系中相邻水库间的距离按照单位长度进行分段。
8.根据权利要求7所述的基于GIS技术的水电站水电调度计划生成及仿真方法，其特征在于:所述GIS平台设置刷新时间设置模块，其接受用户提供的刷新时间，即系统一秒钟代表的河流演进的时间；同时平台对流量进行分级，通过不同的颜色用于代表不同的流量，系统中根据流域的水文环境，设有流量与流速的关系曲线，基于不同流量，通过曲线获得流速，结合刷新时间，即可得到河流演进的距离；河流演进距离与分段比例进行比对，得到在一次刷新时间内需要点亮的分段数，按照该流量的颜色，点亮相应的分段数目。
【文档编号】G06Q10/06GK103793795SQ201410070846
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】陈博嘉, 卢晓明, 张火炬, 张凌 申请人:福建四创软件有限公司