水庫調(diào)度自動(dòng)化：第一章 概述

1、水庫調(diào)度自動(dòng)化2013.9第一章 概述第二章 水庫洪洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)第三章 水雨情自動(dòng)采集系統(tǒng)第四章 氣象信息采集分析系統(tǒng)第五章 水調(diào)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第六章 流域產(chǎn)匯流理論與模擬技術(shù)第七章 洪水預(yù)報(bào)模型第八章 實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)和校正技術(shù) 目 錄第九章 參數(shù)優(yōu)化技術(shù)和模型比較第十章 交互式洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)第十一章 水庫洪水實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度第十二章 水電系統(tǒng)水庫經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度第十三章 水庫調(diào)度數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 第十四章 水庫調(diào)度日常業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化第十五章 水庫調(diào)度自動(dòng)化專家輔助支持系統(tǒng)第十六章 用戶界面設(shè)計(jì)與開發(fā)32學(xué)時(shí)考核方式：平時(shí)成績 結(jié)課考試第一章 概述第一節(jié) 水庫調(diào)度基礎(chǔ)相關(guān)術(shù)語水位：指水面在

2、某一基準(zhǔn)面以上的高度庫水位：為大壩上游水庫水面的高程死水位：水電廠在正常運(yùn)行情況下，水庫允許消落到的最低水位正常蓄水位：水庫在正常運(yùn)行情況下，為滿足興利要求，應(yīng)在開始供水時(shí)蓄到的庫水位校核洪水位：相應(yīng)大壩校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水位，也是水電廠設(shè)計(jì)中所規(guī)定允許達(dá)到的最高庫水位，也稱上游最高洪水位防洪限制水位：水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位，也是水庫在汛期防洪應(yīng)用時(shí)的起調(diào)水位相關(guān)術(shù)語調(diào)節(jié)流量：天然流量經(jīng)過水庫調(diào)節(jié)后下泄的流量保證流量：對(duì)發(fā)電而言，指保證出力所需的流量耗水率：指每千瓦出力或每千瓦時(shí)電量所消耗的流量或水量庫容：水庫容積的泛稱徑流系數(shù)：在某一時(shí)段內(nèi)，流域內(nèi)的徑流深與相應(yīng)降水量之比，它表示流域內(nèi)的

3、降水量有多少成為徑流1、水庫調(diào)度的意義 運(yùn)行階段：因來水的隨機(jī)性，帶來了決策的盲目性： （Q q ) t = V2 V1 如在汛期，q 大，V興可能蓄不滿，興利不利； q 小，防洪不安全。 因缺乏正確的水情預(yù)報(bào)，給運(yùn)行調(diào)度帶來了困難。解決途徑： （1）提高水文氣象預(yù)報(bào)的預(yù)見期與精度； （2）繪制水庫調(diào)度圖，指導(dǎo)水庫運(yùn)行。 是科學(xué)管理水庫，充分發(fā)揮工程效益的關(guān)鍵 水庫調(diào)度的意義 加強(qiáng)水庫運(yùn)行管理，搞好水庫運(yùn)行調(diào)度，是對(duì)水資源進(jìn)行合理配置的重要手段之一。 水庫調(diào)度就是指，根據(jù)水庫承擔(dān)任務(wù)的主次及規(guī)定的調(diào)度規(guī)則，運(yùn)用水庫的調(diào)蓄能力，在保證大壩安全的前提下，有計(jì)劃地對(duì)入庫的天然徑流進(jìn)行蓄泄，達(dá)到除害興

4、利，綜合利用水資源，最大限度地滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門需要的目的。 我國的大中型水庫，一般都具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)、灌溉、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活用水等綜合利用任務(wù)。自20世紀(jì)70年代起，我國的水資源逐漸受到污染，生態(tài)系統(tǒng)逐漸受到破壞，因此以保護(hù)環(huán)境為目的水庫生態(tài)調(diào)度也變得非常重要，成為多目標(biāo)水庫調(diào)度的重要組成部分。 實(shí)施合理科學(xué)的水庫調(diào)度，對(duì)于確保水庫安全，充分發(fā)揮防洪和興利、生態(tài)等綜合效益，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置和可持續(xù)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展及人與自然和諧相處，具有十分重要的意義。2、水庫調(diào)度的目的 根據(jù)水利樞紐的規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際情況，充分利用水庫庫容，調(diào)節(jié)水源，在滿足工程安全的前提下，妥善

5、處理蓄泄關(guān)系，合理調(diào)度洪水，充分利用水利樞紐工程的防洪興利作用，提高水利資源的綜合利用效益。3、水庫調(diào)度的主要內(nèi)容編制發(fā)電計(jì)劃；編制洪水調(diào)度方案；水文氣象預(yù)報(bào)；擬定各項(xiàng)水利任務(wù)的調(diào)度方式；編制水庫調(diào)度規(guī)程；編制年調(diào)度計(jì)劃，確定面臨時(shí)段水庫蓄泄計(jì)劃和日程調(diào)度實(shí)時(shí)操作規(guī)則等。4、水庫調(diào)度的特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)效益：對(duì)企業(yè)而言，經(jīng)濟(jì)效益最大化。徑流的隨機(jī)特性：水庫天然入庫流量是一種隨機(jī)變量，他的出現(xiàn)具有偶然性。調(diào)度的多階段性：水庫在循環(huán)周期內(nèi)，不同的運(yùn)行階段有不同的調(diào)度方式。運(yùn)用的多目標(biāo)性：水庫一般度有綜合利用任務(wù)，如防洪、發(fā)電、航運(yùn)、灌溉、供水等，其相互之間會(huì)產(chǎn)生制約、影響。水庫結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性：庫容曲線、機(jī)組出

6、力曲線、孔洞泄流曲線的非線性關(guān)系等。5、水庫調(diào)度的分類（1）按水庫調(diào)度研究的目標(biāo)劃分：防洪調(diào)度：利用水庫的蓄泄能力對(duì)入庫洪水進(jìn)行蓄泄控制、攔蓄洪水、削減洪峰、消除或減少洪水災(zāi)害，使洪水造成的損失最小。發(fā)電調(diào)度： 長期調(diào)度：以一年為調(diào)度周期，以月、旬或周為計(jì)算時(shí)段，研究一年內(nèi)各時(shí)段的運(yùn)行方式。 中短期調(diào)度：一般以月、旬或周為調(diào)度周期，以天或小時(shí)為計(jì)算時(shí)段，研究一月、旬或一周內(nèi)每天或每小時(shí)水庫的發(fā)電出力。 發(fā)電廠內(nèi)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：機(jī)組負(fù)荷分配 耗水量最小灌溉調(diào)度：農(nóng)田灌溉用水調(diào)度。供水調(diào)度：居民、城鎮(zhèn)、企業(yè)生產(chǎn)生活供水調(diào)度。（2）按水庫調(diào)度研究的方法分常規(guī)調(diào)度：按水庫保證出力運(yùn)行方式繪制水庫常規(guī)調(diào)度圖

7、，按常規(guī)調(diào)度圖來指導(dǎo)水庫的實(shí)際運(yùn)行。如漫灣電站的水庫調(diào)度。優(yōu)化調(diào)度：是運(yùn)用系統(tǒng)工程優(yōu)化方法，將水庫的調(diào)度問題處理成系統(tǒng)工程優(yōu)化問題，用優(yōu)化技術(shù)確定水庫的最優(yōu)決策，使水庫獲得最大的調(diào)度效益。確定性優(yōu)化調(diào)度：假定在整個(gè)調(diào)度周期內(nèi)，水庫各時(shí)段的天然徑流流量是預(yù)先已知的，在此條件下，確定水庫的最優(yōu)運(yùn)行方式。隱性隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度：通過對(duì)多種不同的水庫徑流資料（實(shí)測(cè)或人工生成），按確定性優(yōu)化方法進(jìn)行計(jì)算，求得在不同的徑流條件下，水庫的最優(yōu)運(yùn)用過程，然后對(duì)這些運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按回歸分析的方法，確定水庫的運(yùn)行決策與水庫的徑流量及水庫蓄水量的關(guān)系函數(shù)。隱性隨機(jī)優(yōu)化法：是通過大量可能的水文資料進(jìn)行確定性優(yōu)化計(jì)算

8、的結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，來確定調(diào)度函數(shù)的規(guī)律，它不是直接考慮徑流的隨機(jī)特性，而是間接考慮徑流的隨機(jī)特性。顯性隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度：將徑流過程處理為隨機(jī)過程，確定水庫的最優(yōu)決策與蓄水量，入庫流量的關(guān)系。電力系統(tǒng)往往由多個(gè)水庫聯(lián)合運(yùn)行，單從一個(gè)水庫出發(fā)來研究水庫優(yōu)化調(diào)度，不一定使整個(gè)水庫群的調(diào)度最優(yōu)。應(yīng)該從整個(gè)水庫群出發(fā)，將水庫群作為一個(gè)整體來考慮，這樣求出的水庫優(yōu)化調(diào)度方案，才是整個(gè)庫群的最優(yōu)調(diào)度方案。發(fā)電量和保證出力是水庫調(diào)度的兩個(gè)對(duì)立目標(biāo),如何協(xié)調(diào)發(fā)電量和保證出力,是制定水庫群聯(lián)合調(diào)度方案的關(guān)鍵。6、水庫群優(yōu)化調(diào)度7、智能調(diào)度在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用中加入人工干預(yù)-水庫調(diào)度自動(dòng)化。 第二節(jié) 我國水庫防洪發(fā)電調(diào)度現(xiàn)

9、狀一、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)二、氣象信息采集三、通訊現(xiàn)狀四、洪水預(yù)報(bào)調(diào)度現(xiàn)狀五、計(jì)算機(jī)利用現(xiàn)狀六、水文歷史數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀第三節(jié) 建立水庫調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性 與必要性由水庫運(yùn)行的特點(diǎn)和運(yùn)行要求可以知道控制與管理一個(gè)大型水庫系統(tǒng)，使之安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行是十分困難而艱巨的。僅靠值班人員進(jìn)行人工監(jiān)視是無法實(shí)現(xiàn)的，必須依靠自動(dòng)裝置和設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。建立水庫調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的必要性一、電力系統(tǒng)發(fā)展的需要二、電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行管理的需要三、搞好經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，節(jié)能增效的需要四、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的需要第四節(jié) 水庫調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展階段單一功能自動(dòng)化階段 單一功能的自動(dòng)裝置有：故障自動(dòng)切除裝置（即繼電保護(hù)裝置，自動(dòng)切除出現(xiàn)故障的發(fā)電

10、機(jī)、變壓器和輸電線路等設(shè)備）、自動(dòng)操作和調(diào)節(jié)裝置（如斷路器自動(dòng)操作、發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)壓和自動(dòng)調(diào)速裝置等）、遠(yuǎn)距離信息裝置（即遠(yuǎn)動(dòng)裝置）3、電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電站之間的自動(dòng)裝置沒有什么聯(lián)系。4、電力系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行主要靠電力系統(tǒng)調(diào)度中心的調(diào)度員根據(jù)遙信、遙測(cè)傳來的信息，加上自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)通過電話或遙控和遙調(diào)來指揮。1、繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、自動(dòng)化三者自成體系，分別完成各自功能2、對(duì)單個(gè)電力設(shè)備和單一過程用分立的自動(dòng)裝置來完成自動(dòng)化的單一功能單一功能自動(dòng)化的特點(diǎn)是：綜合自動(dòng)化階段 特點(diǎn)是用一套自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置來完成以往兩套或多套分離的自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置所完成的工作。電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)和通信裝置電力系統(tǒng)信息電力系

11、統(tǒng)自動(dòng)裝置信息處理確定數(shù)學(xué)模型做出控制決策YX,YCYX,YCYK,YTYK,YT電力系統(tǒng)調(diào)度計(jì)算機(jī)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)工作模式圖電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)）第五節(jié)、水庫調(diào)度自動(dòng)化的內(nèi)容它是一個(gè)能量系統(tǒng)，也稱為電工一次系統(tǒng)。電工一次系統(tǒng)中的電力設(shè)備常被稱為一次設(shè)備在電力系統(tǒng)中還有對(duì)電工一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、保護(hù)、調(diào)度所需的自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)和通信設(shè)備等組成輔助系統(tǒng)。這是一個(gè)信息系統(tǒng)，也稱為電工二次系統(tǒng)電工二次系統(tǒng)中的設(shè)備（或裝置）被稱為二次設(shè)備（裝置）水庫調(diào)度自動(dòng)化是電工二次系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，通常指對(duì)電力設(shè)備及系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視、控制和調(diào)度。第五節(jié)、水庫

12、調(diào)度自動(dòng)化的內(nèi)容一、水庫調(diào)度自動(dòng)化的分類按運(yùn)行管理區(qū)劃分電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)電廠自動(dòng)化變電站自動(dòng)化發(fā)電和輸電調(diào)度自動(dòng)化配電網(wǎng)自動(dòng)化火電廠自動(dòng)化水電廠自動(dòng)化第六節(jié)、調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及調(diào)度控制二、調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及相應(yīng)的調(diào)度控制滿足所有約束條件，有一定的旋轉(zhuǎn)備用依然滿足約束條件，備用減少很多滿足只滿足等式約束條件，如發(fā)生短路或者大機(jī)組退出不滿足所有約束條件，系統(tǒng)解列，切除負(fù)荷增加機(jī)組出力重新并列第七節(jié)、水庫調(diào)度自動(dòng)化 1.水庫調(diào)度調(diào)度自動(dòng)化是如何實(shí)現(xiàn)的 2.遠(yuǎn)動(dòng)和信息傳輸設(shè)備的配置和功能 3.調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及人機(jī)聯(lián)系設(shè)備 4. 分層調(diào)度控制 5.統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)一、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是如何實(shí)現(xiàn)的電力設(shè)備自

13、動(dòng)裝置調(diào)制解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令電力設(shè)備自動(dòng)裝置調(diào)制解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令發(fā)電廠變電站通信設(shè)備調(diào)制和解調(diào)器遠(yuǎn)動(dòng)終端接口調(diào)度計(jì)算機(jī)人機(jī)聯(lián)系設(shè)備上層調(diào)度中心調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成二、遠(yuǎn)動(dòng)和信息傳輸設(shè)備的配置和功能參考電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)原理，在此不再詳述三、調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及人機(jī)聯(lián)系設(shè)備一、調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信息處理和加工任務(wù)。由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和專用接口組成，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，還有計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的配置問題。二、人機(jī)聯(lián)系設(shè)備：交互型的調(diào)度員控制臺(tái)、遠(yuǎn)方控制臺(tái)、調(diào)度員工作站、模擬屏以及通用的打印機(jī)、程序員終端等。四、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制集中調(diào)度控制

14、就是把電力系統(tǒng)內(nèi)所有發(fā)電廠和變電站的信息都集中在一個(gè)調(diào)度控制中心，由一個(gè)調(diào)度控制中心對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度控制。分層調(diào)度控制就是把全電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制任務(wù)分配給屬于不同層次的調(diào)度中心，下一層調(diào)度完成本層次的調(diào)度控制任務(wù)外，還接受上一級(jí)調(diào)度組織的調(diào)度命令并向上層調(diào)度傳遞所需信息。分層調(diào)度與集中調(diào)度相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：便于協(xié)調(diào)控制；提高系統(tǒng)可靠性；改善系統(tǒng)響應(yīng)國家調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大型火電廠、水電廠和核電廠主網(wǎng)樞紐變電所（500kv以上）省調(diào)度中心省調(diào)度中心省調(diào)度中心地區(qū)調(diào)度所縣級(jí)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所縣級(jí)調(diào)度所縣級(jí)調(diào)度所一般變電站地方火電和水電中型火電廠、

15、水電廠和核電廠省直接調(diào)度變電站樞紐變電站梯形水電站控制中心四、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制各級(jí)調(diào)度中心的控制和管理任務(wù)：大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心（網(wǎng)調(diào)）：1.區(qū)網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、安排系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)電計(jì)劃2.頻率有功功率控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度控制3.區(qū)主網(wǎng)樞紐點(diǎn)電壓監(jiān)視和無功功率控制4.區(qū)網(wǎng)安全監(jiān)視、預(yù)防事故分析和校正控制5.區(qū)網(wǎng)正常操作和事故處理6.區(qū)網(wǎng)檢修計(jì)劃7.調(diào)度記錄、統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)四、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制省調(diào)度中心（省調(diào)）：1.省網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)并按經(jīng)濟(jì)原則作出省網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)度及所屬發(fā)電廠發(fā)電計(jì)劃2.省主網(wǎng)和110kv系統(tǒng)樞紐點(diǎn)電壓監(jiān)視和無功控制3.省主網(wǎng)和110kv系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制4.不影響區(qū)網(wǎng)的局部性正常操作和事

16、故處理5.管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計(jì)算和檢修計(jì)劃6.水庫調(diào)度、水電廠發(fā)電計(jì)劃7.調(diào)度記錄報(bào)告（對(duì)上級(jí)）、統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)四、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制地區(qū)調(diào)度所（地調(diào)）或中間控制所（即某些廠、站承擔(dān)對(duì)其附近子廠、站得控制和信息傳遞）：1.局部110KV系統(tǒng)樞紐點(diǎn)電壓監(jiān)視和控制2.局部110KV系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制3.局部110KV系統(tǒng)正常操作和事故處理4.管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計(jì)算和檢修計(jì)劃5.對(duì)所屬供電局的業(yè)務(wù)聯(lián)系6.統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)五、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)參考電力系統(tǒng)分析，在此不再詳述。第八節(jié) 系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則一、系統(tǒng)的先進(jìn)性和可靠性二、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，充分利用現(xiàn)有的軟硬件設(shè)備三、保證系統(tǒng)的規(guī)范化、通用化四、采用統(tǒng)一管理，分步實(shí)施的方針第八節(jié) 水庫入庫洪水推求和預(yù)報(bào)誤差分析 一、了解兩個(gè)概念1、壩址洪水2、入庫洪水 壩址洪水是指未建庫前，在壩址處形成的洪水。第九節(jié) 水庫入庫洪水推求和預(yù)報(bào)誤差分析 第四節(jié) 水庫