洪水预报、调度及风险分析决策支持系统的设计.PDF

592 2004 全国电力系统自动化学术交流研讨大会论文集 洪水预报、调度及风险分析决策支持系统的设计 1 1 1 1 2 2 左振鲁 ，赵 宇 ，江 浩 ，李春红 ，王玉华 ，陈忠贤 (1. 国电自动化研究院, 江苏省南京市210003；2. 三峡梯调中心, 湖北省宜昌市 443002) 摘要 首先介绍了水库洪水预报、调度及风险分析决策支持系统的应用需求和发展现状；其次从 技术路线、体系结构、数据流、应用软件功能等几个方面阐述了该系统的体系设计及实现手段， 并对预报调度系统应用所产生的发电效益和社会效益进行了扼要的描述。 关键词：实时预报调度；风险分析；体系结构；模型库；发电效益 0 引言 随着数据采集技术、通信技术、自动化技术及计算机信息技术的迅猛发展和日益成熟，水电站的水文 数据采集、数据传输、数据处理、实时洪水联机预报和洪水调度已在现场普遍使用，并在实际应用中起到 了积极的作用。 进 21 世纪后，国内各水电站在水文数据采集、数据处理、水文预报到水库调度以及厂内监控等方 面积极推进自动化建设，一改过去传统的运行方式，正在向“少人值守”、“无人值守”的方向发展。因此 就独自运行的水文预报和水库调度软件来说，原来每一步操作均需有经验的专业人员进行人机交互方可获 得结果的运行方式已不能满足预报调度的实际需要，必需研发出新的体系来适应新的需求。针对这一点， 本文设计了以水调自动化数据库为中心、以计算机技术为工具，将水库洪水预报、洪水调度和风险分析单 一模块有机地整合，最终形成一体化的水库预报调度决策支持系统。本系统具有实时 动预报、调度的在 线联合运行，并能自动生成多种洪水调度方案及其相关的风险技术指标，通过友好的人机会商界面方便水 库调度员进行决策。 通过建立一套完整的预报调度和风险分析决策系统，利用系统良好的时效性实时为调度人员的防洪决 策提供理论依据。在确保防洪安全的基础上，适当的减少弃水或抬高水头 （提高防洪限制水位），合理的 调整发电预案，从而增加发电效益；在确保水电站综合利用的基础上，适当地调整库水位和出库，减少上 下游的淹没损失，也可获得很好的社会效益。 1 应用需求 1.1 实时洪水预报 实时洪水预报是基于实时采集的雨水情数据、气象数据，采用水文预报模型进行实时 动预报。主要 涉及水文上的产汇流理论、随机过程、误差分析、实时校正和自动控制等多个领域，它要求满足实时预报 的实时性、预报精度和预见期，同时能及时、合理的处理各种复杂的异常情况，如遥测站故障、数据异常、 自然或人工分滞洪、水文测站的误差等。经实时洪水预报可获得如下结果：①流域预见期内预报 面的来 水过程；②预报过程的要素统计及相关分析。 洪水预报、调度及风险分析决策支持系统的设计 593 1.2 防洪调度 水库防洪调度是根据流域洪水预报，历史洪水，不同频率的设计洪水数据以及水情测报的实时雨水情 数据，基于水调数据管理系统和洪水调度调洪模型，实现利用水库的蓄泄能力对入库洪水进行蓄水削峰、 根除或减少洪水灾害，使洪水造成的损失最小。经防洪调度可获得如下结果：①库水位过程；②出库流量 过程泄洪流量过程；③泄洪流量过程；④发电流量过程；⑤闸门启闭过程等；⑥调度期内的特征值 （包括 本次总来水量、最高水位、最高水位发生时间、最大泄量和最大泄量发生时间等等）。 1.3 风险分析 由于实测雨水情数据、未来气象预报和洪水预报结果均存在一定的误差，防洪调度不可避免的会受到 这些误差的影响，因此如果完 按该调度方案实施，自然会存在潜在风险。风险分析考虑的是入库流量的 不确定性，即分析由入库流量随机性而导致防洪调度方案所带来的风险。该命题是给定一个洪水调度方案， 基于洪水预报误差，从历史洪水库中随机模拟产生若干入库洪水过程，对于确定方案（水位过程或出库过 程）求出突破水位约束或出库流量约束的概率。经风险分析可获得如下结果：①突破最小值约束的概率（考 虑水库供水、最小发电流量等约束条件）；②突破最大值约束的概率；③突破约束总历时；④最大离差； ⑤水库总体风险； 2 系统设计 2.1 技术路线 该系统采用 C/S、B/S 模式构建，遵循模块化、积木式可拼装的设计思想。人机会商界