一种验证水电站特性曲线准确性的方法及系统

本发明属于水库运行管理相关，更具体地，涉及一种验证水电站特性曲线准确性的方法及系统。

背景技术：

1、水电站机组特性曲线、尾水位流量关系曲线和闸门泄流曲线是水电站运行过程中制定发电计划、确定闸门开度和计算出库流量的重要依据，初始曲线是在修建水库时按照设计要求进行模拟试验得到的理论值，但由于水电站的设计、施工时的误差和后续运行工程中的参数变化，水电站特征曲线的理论值与实际值之间可能存在偏差。因此，水电站建成投产后，需要定期对特征曲线进行校正，以缩小由特征曲线不准确造成的推算流量误差，避免对水电站的防洪、发电和梯级水库的联合调度造成不利影响。

2、目前常见的校正水电站特性曲线准确性的方法主要有两种：一种是进行水力学演算或模型试验，这种方法需要收集大量详细的断面资料和水力学参数，过程复杂、操作难度大，且结论的准确性受到多方法因素的影响；另一种是借助部分实测流量数据，结合统计学方法，对水电站的参数进行修正，该方法可操作性较强，但该方法需要充分且准确的实测流量，但在实际中，测量流量的准确性容易受到许多因素的影响，只有发电流量容易准确地获得，仅可以对机组特性曲线进行校正，但不足以用来校正泄流曲线。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种验证水电站特性曲线准确性的方法及系统，可以借助有限的实测流量数据，对水电站机组特性曲线、尾水位流量关系曲线和闸门泄流曲线的准确性进行验证，提高水电站计算出库流量的可靠性。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种验证水电站特性曲线准确性的方法，所述方法包括：s1：采用水头、出力数据和待验证机组特性曲线得到计算发电流量，将监测的发电流量作为参考流量，将所述计算发电流量和参考流量序列进行比较，若两者误差小于第一预设值则该待验证机组特性曲线得到验证，否则对所述待验证机组特性曲线进行校正；s2：采用已验证的机组特性曲线获得枯期参考出库流量，并采用坝下水位和待验证尾水位流量关系曲线得到计算枯期出库流量，将所述枯期参考出库流量和计算枯期出库流量序列进行比较，若两者误差小于第二预设值则待验证尾水位流量关系曲线得到验证，否则对所述尾水位流量关系曲线进行校正；s3：获取水电站汛期的稳定运行工况和突变工况，采用已验证的尾水位流量关系曲线计算出库流量作为汛期参考出库流量，并采用已验证的机组特性曲线和待验证的泄流曲线获得汛期计算出库流量；s4：将稳定运行工况下汛期参考出库流量和汛期计算出库流量进行比较，若两者误差小于第三预设值则泄流曲线得到验证，否则对泄流曲线进行校正；将突变工况下汛期参考出库流量和汛期计算出库流量进行比较，若两者误差符合流体及水位变化规律则泄流曲线得到验证，进而实现机组特性曲线、尾水位流量关系曲线和泄流曲线的准确性验证。

3、进一步的，所述第一误差、第二误差和第三误差均至少符合正态分布、误差小于10％、两流量序列的确定性系数大于0.9、95％置信水平下平均相对误差小于5％中的一个。

4、进一步的，两流量序列的确定性系数r计算公式为：

5、

6、其中，t为样本数量，为参考流量，为待验证流量，为参考流量的平均值。

7、进一步的，所述步骤s4中若两者误差符合流体及水位变化规律，具体为：

8、当坝下水位无法随汛期参考出库流量突变时，两者误差突然增大，随后减小至正常水平；

9、当坝下水位与深溪沟水位发生同步变化时，参考出库流量与待验证流量之间的误差小于第三预设值。

10、进一步的，采用试算法对所述待验证机组特性曲线、尾水位流量关系曲线以及泄流曲线进行校正。

11、进一步的，所述稳定运行工况为坝上水位和坝下水位保持稳定、机组出力保持稳定、闸门开度不变的工况；所述突变工况为闸门启闭或机组出力发生突变的工况。

12、进一步的，步骤s1中采用超声波监测发电流量。

13、本申请另一方面提供了一种验证水电站特性曲线准确性的系统，所述系统包括：第一验证模块：用于采用水头、出力数据和待验证机组特性曲线得到计算发电流量，将监测的发电流量作为参考流量，将所述计算发电流量和参考流量序列进行比较，若两者误差小于第一预设值则该待验证机组特性曲线得到验证，否则对所述待验证机组特性曲线进行校正；第二验证模块：用于采用已验证的机组特性曲线获得枯期参考出库流量，并采用坝下水位和待验证尾水位流量关系曲线得到计算枯期出库流量，将所述枯期参考出库流量和计算枯期出库流量序列进行比较，若两者误差小于第二预设值则待验证尾水位流量关系曲线得到验证，否则对所述尾水位流量关系曲线进行校正；获取模块：用于获取水电站汛期的稳定运行工况和突变工况，采用已验证的尾水位流量关系曲线计算出库流量作为汛期参考出库流量，并采用已验证的机组特性曲线和待验证的泄流曲线获得汛期计算出库流量；第三验证模块：用于将稳定运行工况下汛期参考出库流量和汛期计算出库流量进行比较，若两者误差小于第三预设值则泄流曲线得到验证，否则对泄流曲线进行校正；将突变工况下汛期参考出库流量和汛期计算出库流量进行比较，若两者误差符合流体及水位变化规律则泄流曲线得到验证，进而实现机组特性曲线、尾水位流量关系曲线和泄流曲线的准确性验证。

14、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的验证水电站特性曲线准确性的方法及系统主要具有以下有益效果：

15、1.本申请对实测流量的要求较低，仅需要一定时间段内的监测的发电流量就可以以此完成水电站机组特性曲线、尾水位流量关系曲线、闸门泄流曲线的准确性验证，适用于流量监测设施不完善的水电站，为水电站的后续设计提供理论依据。

16、2.本申请中的方案不仅适用于单个机组，还适用于多个机组联合特性曲线、不同流量级别下发电流量、枯期尾水位流量关系、汛期尾水位流量关系、单个闸门不同开度下独立运行、多个闸门联合运行等特性曲线的验证，适用范围广，普适性强。

技术特征：

1.一种验证水电站特性曲线准确性的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一误差、第二误差和第三误差均至少符合正态分布、误差小于10％、两流量序列的确定性系数大于0.9、95％置信水平下平均相对误差小于5％中的一个。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，两流量序列的确定性系数r计算公式为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中若两者误差符合流体及水位变化规律，具体为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用试算法或水力学法对所述待验证机组特性曲线、尾水位流量关系曲线以及泄流曲线进行校正。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定运行工况为坝上水位和坝下水位保持稳定、机组出力保持稳定、闸门开度不变的工况；所述突变工况为闸门启闭或机组出力发生突变的工况。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中采用超声波监测发电流量。

8.一种验证水电站特性曲线准确性的系统，其特征在于，所述系统包括：

技术总结
本发明属于水库管理相关技术领域，其公开了一种验证水电站特性曲线准确性的方法及系统，方法包括：采用待验证机组特性曲线得到计算发电流量并与参考流量比较，若两者误差小于第一预设值则得到验证；获得枯期参考出库流量，并采用待验证尾水位流量关系曲线得到计算枯期出库流量，若两者误差小于第二预设值则得到验证；将稳定运行工况下汛期参考出库流量和汛期计算出库流量进行比较，若两者误差小于第三预设值则泄流曲线得到验证；将突变工况下汛期参考出库流量和汛期计算出库流量进行比较，若两者误差符合流体及水位变化规律则泄流曲线得到验证。本申请可以借助有限的实测流量数据对水电站特性曲线准确性进行验证，为水电站特性曲线优化提供依据。

技术研发人员：杜昊,蒋志强,邱斌,何珊珊,徐一超
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14