一种基于大数据分析的水利发电调控系统及方法与流程

本技术涉及水电，具体涉及一种基于大数据分析的水利发电调控系统及方法。

背景技术：

1、我国水能资源蕴藏量以及能够开发的水能资源丰富，随着我国经济和科技的快速发展，我国对于水电能源的开发利用率也逐渐提高，水电能源的开发利用不仅利于缓解我国日益增长的电力资源紧张局势，同时也在防洪、灌溉等民生方面也起到至关重要的作用，因此用于水电能源开发的水电站的发电调控，对于水电能源的有效开发和利用至关重要，水电站的发电合理调控也能够为国民经济和社会发展作出重要的贡献。

2、相关技术中对于水电站的发电调控往往无法依据水电站的水轮机实际情况对水电站的水轮机进行合理安排，使得水电站达到最大的发电效率，也无法结合水电站的上游水位对水电站的下游水位进行有效调控，无法使水电站的发电效率最大化，存在改进之处。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种基于大数据分析的水利发电调控系统及方法，以改善相关技术中对于水电站的发电调控往往无法依据水电站的水轮机实际情况对水电站的水轮机进行合理安排，使得水电站达到最大的发电效率，也无法结合水电站的上游水位对水电站的下游水位进行有效调控，无法使水电站的发电效率最大化的问题。

2、本技术的第一方面，提供了一种基于大数据分析的水利发电调控系统，包括：

3、获取模块：获取水电站在预设阶段的气象数据，以及水电站在该预设阶段的历史入库径流量；所述预设阶段包含至少一个阶段周期；

4、将水电站在预设阶段初始时刻的上游水位记为第一上游水位，将水电站在预设阶段初始时刻的下游水位记为第一下游水位；

5、径流量分析模块：对所述气象数据进行分析，得到所述气象数据对水电站入库径流量的径流量影响系数；对所述历史入库径流量进行分析，得到水电站在每个阶段周期的历史入库径流量均值；

6、依据所述径流量影响系数和历史入库径流量均值得到水电站的实际入库径流量；依据水电站在每个阶段周期的实际入库径流量得到水电站在预设阶段的实际入库径流量曲线；

7、上游水位分析模块：依据实际入库径流量曲线和第一上游水位进行分析，得到水电站在预设阶段的实际上游水位；

8、水轮机组合模块：获取水电站的水轮机数据；对所述水轮机数据进行分析得到水电站内各水轮机的异常系数和配置系数，并依据所述异常系数和配置系数得到水电站内各水轮机对应的承受系数；依据水电站内各水轮机的承受系数将水电站内的水轮机进行组合得到水轮机组合；

9、依据水轮机组合内各水轮机的承受系数得到水轮机组合对应的组合承受系数；依据所述组合承受系数得到水轮机组合对应的组合水头；将所述组合水头与预设水头阈值进行比对分析，得到水轮机组合的实际水头；

10、依据水轮机组合的实际水头、水轮机组合内水轮机的配置系数及水轮机数量得到水轮机组合对应的水轮机组合效率，依据所述水轮机组合效率得到目标水轮机组合；

11、下游水位分析模块：将目标水轮机组合的实际水头标记为目标水头；依据实际上游水位和目标水头得到水电站在预设阶段的目标下游水位；依据目标水轮机组合得到水电站在预设阶段每个阶段周期的下游水位增加量，依据所述下游水位增加量和第一下游水位得到水电站在预设阶段每个阶段周期的实际下游水位；

12、下游水位调整模块：将实际下游水位和目标下游水位进行比对分析得到水电站下游水位的下游水位调整量。

13、优选地，对所述气象数据进行分析，得到所述气象数据对水电站入库径流量的径流量影响系数；对所述历史入库径流量进行分析，得到水电站在每个阶段周期的历史入库径流量均值，具体为：

14、所述气象数据包括水电站在预设阶段内的降雨量和平均温度值；

15、将所述降雨量进行取值和标记得到降雨量jy；将所述平均温度值进行取值和标记得到平均温度值wd；

16、通过第一计算函数α＝a1×jy+a2×wd计算得到气象数据对水电站入库径流量的径流量影响系数α，其中a1、a2为预设的比例因子；

17、将预设阶段划分为预设数量的阶段周期，获取每个阶段周期的历史入库径流量；将所述历史入库径流量进行取值和标记得到历史入库径流量jl；

18、通过第二计算函数计算得到每个阶段周期内水电站的历史入库径流量均值pjl，其中n为预设阶段内阶段周期的周期个数；

19、依据所述径流量影响系数和历史入库径流量均值得到水电站的实际入库径流量，具体为：

20、通过第三计算函数sjl＝α×pjl计算得到每个阶段周期内水电站的实际入库径流量sjl。

21、优选地，依据实际入库径流量曲线和第一上游水位进行分析，得到水电站在预设阶段的实际上游水位，具体为：

22、将所述第一上游水位进行取值和标记得到第一上游水位ysw；

23、通过第四计算函数ssw＝ysw+sjl×β计算得到水电站在每个阶段周期的实际上游水位ssw，其中β为入库径流量对上游水位的影响因子。

24、优选地，获取水电站的水轮机数据；对所述水轮机数据进行分析得到水电站内各水轮机的异常系数和配置系数，并依据所述异常系数和配置系数得到水电站内各水轮机对应的承受系数，具体为：

25、所述机组数据包括水电站内各水轮机的水轮机使用年限、水轮机叶数、水轮机比转速，以及各水轮机的历史异常次数，以及所述历史异常次数对应的历史异常时间；

26、依据水轮机历史异常次数对应的历史异常时间得到水轮机历史异常次数对应的历史异常时长；将所述历史异常时长进行取值和标记得到历史异常时长ys；将所述历史异常次数进行取值和标记得到历史异常次数yc；

27、通过第五计算函数计算得到水电站内各水轮机的异常系数jy，其中b1、b2为预设的比例因子；

28、将所述水轮机使用年限进行取值和标记得到水轮机使用年限nx；将所述水轮机叶数进行取值和标记得到水轮机叶数ys；将所述水轮机比转速进行取值和标记得到水轮机比转速zs；

29、通过第六计算函数pz＝c1×nx+c2×ys+c3×zs计算得到水电站内各水轮机的配置系数pz，其中c1、c2、c3为预设的比例因子；

30、通过第七计算函数cs＝d1×jy+d2×pz计算得到水电站内各水轮机的承受系数cs，其中d1、d2为预设的比例因子。

31、优选地，依据水电站内各水轮机的承受系数将水电站内的水轮机进行组合得到水轮机组合，具体为：

32、设置水轮机组合对应的承受系数差值区间，以及预设承受系数标准值；

33、将所述预设承受系数标准值进行取值和标记得到预设承受系数标准值csb；

34、通过第八计算函数ccz＝cs-csb计算得到水电站内各水轮机的承受系数cs与预设承受系数标准值的承受系数差值ccz；

35、依据水电站内各水轮机对应的承受系数差值ccz与水轮机组合对应承受系数差值区间的包含关系，将水电站内的各水轮机划分至不同的水轮机组合。

36、优选地，依据水轮机组合内各水轮机的承受系数得到水轮机组合对应的组合承受系数；依据所述组合承受系数得到水轮机组合对应的组合水头；将所述组合水头与预设水头阈值进行比对分析，得到水轮机组合的实际水头，具体为：

37、通过第九计算函数计算得到水轮机组合对应的组合承受系数zcs；

38、通过第十计算函数zst＝zcs×δ计算得到水轮机组合对应的组合水头zst，其中δ为预设的比例系数；

39、若水轮机组合对应的组合水头zst大于或者等于预设水头阈值，则水轮机的实际水头为预设水头阈值；

40、若水轮机组合对应的组合水头zst小于预设水头阈值，则水轮机的实际水头为组合水头zst。

41、优选地，依据水轮机组合的实际水头、水轮机组合内水轮机的配置系数及水轮机数量得到水轮机组合对应的水轮机组合效率，依据所述水轮机组合效率得到目标水轮机组合，具体为：

42、依据水轮机组合内水轮机的配置系数、水轮机组合内的水轮机数量得到水轮机组合对应的组合出力系数、组合发电流量、组合发电效率；

43、将所述组合出力系数进行取值和标记得到组合出力系数zcl；将所述组合发电流量进行取值和标记得到组合发电流量zfd；将所述组合发电效率进行取值和标记得到组合发电效率zfx；将水轮机组合的实际水头进行取值和标记得到实际水头sst；

44、通过第十一计算函数zxl＝sst×zcl×zfd×zfx计算得到水轮机组合对应的水轮机组合效率zxl；

45、将水轮机组合效zxl最大的水轮机组合标记为目标水轮机组合。

46、优选地，依据实际上游水位和目标水头得到水电站在预设阶段的目标下游水位；依据目标水轮机组合得到水电站在预设阶段每个阶段周期的下游水位增加量，依据所述下游水位增加量和第一下游水位得到水电站在预设阶段每个阶段周期的实际下游水位，具体为：

47、将目标水头进行取值和标记得到目标水头mst；

48、通过第十二计算函数mxs＝ssw-mst计算得到水电站在预设阶段的每个阶段周期内对应的目标下游水位mxs；

49、获取水轮机组合对应的水轮机组合流量，将所述水轮机组合流量进行取值和标记得到水轮机组合流量sjl；

50、通过第十三计算函数xsz＝sjl×ε计算得到水电站在预设阶段每个阶段周期的下游水位增加量xsz，其中ε为水轮机组合流量对下游水位的影响因子；

51、将水电站的第一下游水位进行取值和标记得到第一下游水位xsw；

52、通过第十四计算函数sxs＝xsz+xsw计算得到水电站的预设阶段每个阶段周期的实际下游水位sxs。

53、优选地，将实际下游水位和目标下游水位进行比对分析得到水电站下游水位的下游水位调整量，具体为：

54、将实际下游水位sxs与目标下游水位mxs进行比对分析；

55、若实际下游水位sxs大于或者等于目标下游水位mxs，则通过第十五计算函数psl＝sxs-mxs计算得到水电站在对应阶段周期的下游排水水位psl；

56、若实际下游水位sxs小于目标下游水位mxs，则通过第十六计算函数ysl＝mxs-sxs计算得到水电站在对应阶段周期的下游引水水位ysl。

57、本技术的第二方面，提供了一种基于大数据分析的水利发电调控方法，该方法应用于一种基于大数据分析的水利发电调控系统，方法包括以下步骤：

58、获取水电站在预设阶段的气象数据，以及水电站在该预设阶段的历史入库径流量；所述预设阶段包含至少一个阶段周期；

59、将水电站在预设阶段初始时刻的上游水位记为第一上游水位，将水电站在预设阶段初始时刻的下游水位记为第一下游水位；

60、对所述气象数据进行分析，得到所述气象数据对水电站入库径流量的径流量影响系数；对所述历史入库径流量进行分析，得到水电站在每个阶段周期的历史入库径流量均值；

61、依据所述径流量影响系数和历史入库径流量均值得到水电站的实际入库径流量；依据水电站在每个阶段周期的实际入库径流量得到水电站在预设阶段的实际入库径流量曲线；

62、依据实际入库径流量曲线和第一上游水位进行分析，得到水电站在预设阶段的实际上游水位；

63、获取水电站的水轮机数据；对所述水轮机数据进行分析得到水电站内各水轮机的异常系数和配置系数，并依据所述异常系数和配置系数得到水电站内各水轮机对应的承受系数；依据水电站内各水轮机的承受系数将水电站内的水轮机进行组合得到水轮机组合；

64、依据水轮机组合内各水轮机的承受系数得到水轮机组合对应的组合承受系数；依据所述组合承受系数得到水轮机组合对应的组合水头；将所述组合水头与预设水头阈值进行比对分析，得到水轮机组合的实际水头；

65、依据水轮机组合的实际水头、水轮机组合内水轮机的配置系数及水轮机数量得到水轮机组合对应的水轮机组合效率，依据所述水轮机组合效率得到目标水轮机组合；

66、将目标水轮机组合的实际水头标记为目标水头；依据实际上游水位和目标水头得到水电站在预设阶段的目标下游水位；依据目标水轮机组合得到水电站在预设阶段每个阶段周期的下游水位增加量，依据所述下游水位增加量和第一下游水位得到水电站在预设阶段每个阶段周期的实际下游水位；

67、将实际下游水位和目标下游水位进行比对分析得到水电站下游水位的下游水位调整量。

68、综上，本技术的有益效果是：

69、1.本技术通过分别对水电站在预设阶段的气象数据和历史入库径流量进行分析，得到历史入库径流量均值以及气象数据对水电站入库径流量的径流量影响系数，并依据径流量影响系数和历史入库径流量均值得到水电站的实际入库径流量，依据由实际入库径流量得到的实际入库径流量曲线和第一上游水位得到水电站的实际上游水位，通过气象数据和历史入库径流量的分析使得对水电站的实际上游水位的获取更准确。

70、2.本技术通过对水电站的水轮机数据进行分析得到水电站内各水轮机的异常系数和配置系数，并依据异常系数和配置系数得到各水轮机的承受系数，依据承受系数将水轮机进行组合得到水轮机组合，并依据水轮机组合对应的组合承受系数得到水轮机组合对应的组合水头，根据组合水头与预设水头阈值的比对分析结果得到水轮机组合的实际水头，并将水轮机组合效率最大的水轮机组合对应的实际水头标记为目标水头，最后依据实际上游水位和目标水头得到水电站在预设阶段的目标下游水位，通过依据目标下游水位对水电站的实际下游水位进行水位调整能够使得水电站的发电效率达到最大化。