1、水庫調度自動化2013.9第一章 概述第二章 水庫洪洪水預報調度系統規劃設計第三章 水雨情自動采集系統第四章 氣象信息采集分析系統第五章 水調自動化計算機網絡系統第六章 流域產匯流理論與模擬技術第七章 洪水預報模型第八章 實時洪水預報和校正技術 目 錄第九章 參數優化技術和模型比較第十章 交互式洪水預報系統第十一章 水庫洪水實時優化調度第十二章 水電系統水庫經濟運行調度第十三章 水庫調度數據庫管理系統 第十四章 水庫調度日常業務管理自動化第十五章 水庫調度自動化專家輔助支持系統第十六章 用戶界面設計與開發32學時考核方式：平時成績 結課考試第一章 概述第一節 水庫調度基礎相關術語水位：指水面在

2、某一基準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：水庫在正常運行情況下，為滿足興利要求，應在開始供水時蓄到的庫水位校核洪水位：相應大壩校核標準的洪水位，也是水電廠設計中所規定允許達到的最高庫水位，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用時的起調水位相關術語調節流量：天然流量經過水庫調節后下泄的流量保證流量：對發電而言，指保證出力所需的流量耗水率：指每千瓦出力或每千瓦時電量所消耗的流量或水量庫容：水庫容積的泛稱徑流系數：在某一時段內，流域內的徑流深與相應降水量之比，它表示流域內的

3、降水量有多少成為徑流1、水庫調度的意義 運行階段：因來水的隨機性，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報，給運行調度帶來了困難。解決途徑： （1）提高水文氣象預報的預見期與精度； （2）繪制水庫調度圖，指導水庫運行。 是科學管理水庫，充分發揮工程效益的關鍵 水庫調度的意義 加強水庫運行管理，搞好水庫運行調度，是對水資源進行合理配置的重要手段之一。 水庫調度就是指，根據水庫承擔任務的主次及規定的調度規則，運用水庫的調蓄能力，在保證大壩安全的前提下，有計劃地對入庫的天然徑流進行蓄泄，達到除害興

4、利，綜合利用水資源，最大限度地滿足國民經濟各部門需要的目的。 我國的大中型水庫，一般都具有防洪、發電、航運、灌溉、工農業生產及人民生活用水等綜合利用任務。自20世紀70年代起，我國的水資源逐漸受到污染，生態系統逐漸受到破壞，因此以保護環境為目的水庫生態調度也變得非常重要，成為多目標水庫調度的重要組成部分。 實施合理科學的水庫調度，對于確保水庫安全，充分發揮防洪和興利、生態等綜合效益，實現水資源的合理配置和可持續利用，促進經濟社會可持續發展及人與自然和諧相處，具有十分重要的意義。2、水庫調度的目的 根據水利樞紐的規劃設計標準，結合實際情況，充分利用水庫庫容，調節水源，在滿足工程安全的前提下，妥善

5、處理蓄泄關系，合理調度洪水，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、水庫調度的主要內容編制發電計劃；編制洪水調度方案；水文氣象預報；擬定各項水利任務的調度方式；編制水庫調度規程；編制年調度計劃，確定面臨時段水庫蓄泄計劃和日程調度實時操作規則等。4、水庫調度的特點經濟效益：對企業而言，經濟效益最大化。徑流的隨機特性：水庫天然入庫流量是一種隨機變量，他的出現具有偶然性。調度的多階段性：水庫在循環周期內，不同的運行階段有不同的調度方式。運用的多目標性：水庫一般度有綜合利用任務，如防洪、發電、航運、灌溉、供水等，其相互之間會產生制約、影響。水庫結構的復雜性：庫容曲線、機組出

6、力曲線、孔洞泄流曲線的非線性關系等。5、水庫調度的分類（1）按水庫調度研究的目標劃分：防洪調度：利用水庫的蓄泄能力對入庫洪水進行蓄泄控制、攔蓄洪水、削減洪峰、消除或減少洪水災害，使洪水造成的損失最小。發電調度： 長期調度：以一年為調度周期，以月、旬或周為計算時段，研究一年內各時段的運行方式。 中短期調度：一般以月、旬或周為調度周期，以天或小時為計算時段，研究一月、旬或一周內每天或每小時水庫的發電出力。 發電廠內的經濟運行：機組負荷分配 耗水量最小灌溉調度：農田灌溉用水調度。供水調度：居民、城鎮、企業生產生活供水調度。（2）按水庫調度研究的方法分常規調度：按水庫保證出力運行方式繪制水庫常規調度圖

7、，按常規調度圖來指導水庫的實際運行。如漫灣電站的水庫調度。優化調度：是運用系統工程優化方法，將水庫的調度問題處理成系統工程優化問題，用優化技術確定水庫的最優決策，使水庫獲得最大的調度效益。確定性優化調度：假定在整個調度周期內，水庫各時段的天然徑流流量是預先已知的，在此條件下，確定水庫的最優運行方式。隱性隨機優化調度：通過對多種不同的水庫徑流資料（實測或人工生成），按確定性優化方法進行計算，求得在不同的徑流條件下，水庫的最優運用過程，然后對這些運行結果進行統計分析，按回歸分析的方法，確定水庫的運行決策與水庫的徑流量及水庫蓄水量的關系函數。隱性隨機優化法：是通過大量可能的水文資料進行確定性優化計算

8、的結果的統計分析，來確定調度函數的規律，它不是直接考慮徑流的隨機特性，而是間接考慮徑流的隨機特性。顯性隨機優化調度：將徑流過程處理為隨機過程，確定水庫的最優決策與蓄水量，入庫流量的關系。電力系統往往由多個水庫聯合運行，單從一個水庫出發來研究水庫優化調度，不一定使整個水庫群的調度最優。應該從整個水庫群出發，將水庫群作為一個整體來考慮，這樣求出的水庫優化調度方案，才是整個庫群的最優調度方案。發電量和保證出力是水庫調度的兩個對立目標,如何協調發電量和保證出力,是制定水庫群聯合調度方案的關鍵。6、水庫群優化調度7、智能調度在計算機系統運用中加入人工干預-水庫調度自動化。 第二節 我國水庫防洪發電調度現

9、狀一、水情自動測報系統二、氣象信息采集三、通訊現狀四、洪水預報調度現狀五、計算機利用現狀六、水文歷史數據庫現狀第三節 建立水庫調度自動化系統的重要性 與必要性由水庫運行的特點和運行要求可以知道控制與管理一個大型水庫系統，使之安全、優質和經濟的運行是十分困難而艱巨的。僅靠值班人員進行人工監視是無法實現的，必須依靠自動裝置和設備才能實現。建立水庫調度自動化系統的必要性一、電力系統發展的需要二、電網生產運行管理的需要三、搞好經濟運行，節能增效的需要四、電網調度自動化的需要第四節 水庫調度自動化的發展階段單一功能自動化階段 單一功能的自動裝置有：故障自動切除裝置（即繼電保護裝置，自動切除出現故障的發電

10、機、變壓器和輸電線路等設備）、自動操作和調節裝置（如斷路器自動操作、發電機自動調壓和自動調速裝置等）、遠距離信息裝置（即遠動裝置）3、電力系統中各發電廠和變電站之間的自動裝置沒有什么聯系。4、電力系統的統一運行主要靠電力系統調度中心的調度員根據遙信、遙測傳來的信息，加上自己的知識和經驗通過電話或遙控和遙調來指揮。1、繼電保護、遠動、自動化三者自成體系，分別完成各自功能2、對單個電力設備和單一過程用分立的自動裝置來完成自動化的單一功能單一功能自動化的特點是：綜合自動化階段 特點是用一套自動化系統或裝置來完成以往兩套或多套分離的自動化系統或裝置所完成的工作。電力系統遠動和通信裝置電力系統信息電力系

11、統自動裝置信息處理確定數學模型做出控制決策YX,YCYX,YCYK,YTYK,YT電力系統調度計算機電力系統自動控制系統工作模式圖電力系統由發、輸、變、配組成（生產、輸送、分配、消費）第五節、水庫調度自動化的內容它是一個能量系統，也稱為電工一次系統。電工一次系統中的電力設備常被稱為一次設備在電力系統中還有對電工一次系統進行監視、控制、保護、調度所需的自動監控設備、繼電保護裝置、遠動和通信設備等組成輔助系統。這是一個信息系統，也稱為電工二次系統電工二次系統中的設備（或裝置）被稱為二次設備（裝置）水庫調度自動化是電工二次系統的一個組成部分，通常指對電力設備及系統的自動監視、控制和調度。第五節、水庫

12、調度自動化的內容一、水庫調度自動化的分類按運行管理區劃分電力系統自動化發電廠自動化變電站自動化發電和輸電調度自動化配電網自動化火電廠自動化水電廠自動化第六節、調度系統的運行狀態及調度控制二、調度系統運行狀態及相應的調度控制滿足所有約束條件，有一定的旋轉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，如發生短路或者大機組退出不滿足所有約束條件，系統解列，切除負荷增加機組出力重新并列第七節、水庫調度自動化 1.水庫調度調度自動化是如何實現的 2.遠動和信息傳輸設備的配置和功能 3.調度計算機系統及人機聯系設備 4. 分層調度控制 5.統狀態估計一、電力系統調度自動化是如何實現的電力設備自

13、動裝置調制解調器通信設備運行狀態和參數控制和調節命令電力設備自動裝置調制解調器通信設備運行狀態和參數控制和調節命令發電廠變電站通信設備調制和解調器遠動終端接口調度計算機人機聯系設備上層調度中心調度自動化系統的基本構成二、遠動和信息傳輸設備的配置和功能參考電力系統遠動原理，在此不再詳述三、調度計算機系統及人機聯系設備一、調度計算機系統：完成信息處理和加工任務。由計算機硬件、軟件和專用接口組成，由多臺計算機組成調度自動化系統時，還有計算機硬件系統的配置問題。二、人機聯系設備：交互型的調度員控制臺、遠方控制臺、調度員工作站、模擬屏以及通用的打印機、程序員終端等。四、電力系統的分層調度控制集中調度控制

14、就是把電力系統內所有發電廠和變電站的信息都集中在一個調度控制中心，由一個調度控制中心對整個電力系統進行調度控制。分層調度控制就是把全電力系統的監視控制任務分配給屬于不同層次的調度中心，下一層調度完成本層次的調度控制任務外，還接受上一級調度組織的調度命令并向上層調度傳遞所需信息。分層調度與集中調度相比，它的優點是：便于協調控制；提高系統可靠性；改善系統響應國家調度中心大區電網調度中心大區電網調度中心大區電網調度中心大型火電廠、水電廠和核電廠主網樞紐變電所（500kv以上）省調度中心省調度中心省調度中心地區調度所縣級調度所地區調度所地區調度所縣級調度所縣級調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度變電站樞紐變電站梯形水電站控制中心四、電力系統的分層調度控制各級調度中心的控制和管理任務：大區電網調度中心（網調）：1.區網負荷預測、安排系統結構和發電計劃2.頻率有功功率控制、經濟運行調度控制3.區主網樞紐點電壓監視和無功功率控制4.區網安全監視、預防事故分析和校正控制5.區網正常操作和事故處理6.區網檢修計劃7.調度記錄、統計業務四、電力系統的分層調度控制省調度中心（省調）：1.省網負荷預測并按經濟原則作出省網系統結構的調度及所屬發電廠發電計劃2.省主網和110kv系統樞紐點電壓監視和無功控制3.省主網和110kv系統安全監視和控制4.不影響區網的局部性正常操作和事

16、故處理5.管理范圍內的網損計算和檢修計劃6.水庫調度、水電廠發電計劃7.調度記錄報告（對上級）、統計業務四、電力系統的分層調度控制地區調度所（地調）或中間控制所（即某些廠、站承擔對其附近子廠、站得控制和信息傳遞）：1.局部110KV系統樞紐點電壓監視和控制2.局部110KV系統安全監視和控制3.局部110KV系統正常操作和事故處理4.管理范圍內的網損計算和檢修計劃5.對所屬供電局的業務聯系6.統計業務五、電力系統狀態估計參考電力系統分析，在此不再詳述。第八節 系統規劃設計的基本原則一、系統的先進性和可靠性二、經濟實用，充分利用現有的軟硬件設備三、保證系統的規范化、通用化四、采用統一管理，分步實施的方針第八節 水庫入庫洪水推求和預報誤差分析 一、了解兩個概念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 水庫入庫洪水推求和預報誤差分析 第四節 水庫