[发明专利]一种梯级水电站水量平衡计算的水位点预测方法及系统

说明书

本发明属于水库管理相关技术领域，其公开了一种梯级水电站水量平衡计算的水位点预测方法及系统，方法包括：对梯级水电站的运行数据进行尺度统一；将全天时间分割为预设份数，将时间分割点设置为水量平衡计算点；将水量平衡计算点前的个、个……、个运行数据的平均作为该水量平衡计算点运行数据的修正方案；获取修正方案中相邻两水电站中上游水电站出库流量与下游水电站不同入库流量的谬误率；计算所有水电站不同谬误率的平方和，获取谬误率平方和最小的最优组合；采用上述步骤依次对其他水量平衡计算点进行计算获得所有水量平衡计算点的修正运行数据。本申请可以找到最佳的水位计算点组合，降低相邻水电站区间流量谬误率。

技术领域

本发明属于水资源与水库调度运行管理相关技术领域，更具体地，涉及一种梯级水电站水量平衡计算的水位点预测方法及系统。

背景技术

精准、可靠的流量资料是流域防洪减灾、水资源可持续开发利用以及流域综合管理的基础数据支撑。水库出入库流量则是指导水电站运行最直接有效的要素之一，水库洪水预报及防洪调度等都需要准确的出入库流量作为支持，与河道断面流量的可测量性不同，在水库库区大断面情形下，流量监测困难重重。入库流量一般是在水库调度运行发生后，基于计算的出库流量及库水位变化，利用水量平衡公式进行反推，才得出“实际”入库流量值。受河槽调蓄、水库调节、动静库容差异、水位波动误差、流量计算方式以及特征曲线误差等诸多因素的影响，入库流量的计算结果与实际值偏差较大，使得该等式关系经常不成立，尤其是对于梯级水电站，入库流量“锯齿”波动、区间流量倒挂、出入库流量不平衡等问题时常发生，有时甚至计算得到的入库流量为负，严重影响了流域梯级水电站间的径流逻辑一致性，给水文分析、水文计算以及防洪、发电调度等带来了诸多困扰。

上述导致径流逻辑非一致的众多原因中，水位波动误差是最常见的一个。在水库开闸下泄流量时，由于闸门开启，流出坝前水体的流量比流入坝前水体的流量多，致使坝前水位降低。当闸门突然关闭，此时由于惯性，流入水体的流量没有变化，而流出水体的流量为零，此时坝前水位会雍高。在短时间内，水位的升降就导致了坝前水位剧烈波动，从而导致坝前监测水位不能很好的代表实际水库水位，使得由水位推算的水库库容不准确，进而使得推算的入库流量不准。

为解决该坝前水位波动问题，现有技术主要集中在坝前水位预测方面，对于基于水量平衡的入库水量推求中计算水位点的选择问题尚无相关研究，导致区间流量谬误率较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种梯级水电站水量平衡计算的水位点预测方法及系统，进而找到最佳的水位计算点组合，降低相邻水电站区间流量谬误率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种梯级水电站水量平衡计算的水位点预测方法，所述方法包括：S1：对梯级水电站的运行数据进行尺度统一，以获得固定间隔的运行数据，所述运行数据至少包括各水电站的水位数据、入库流量和出库流量；S2：将全天时间分割为预设份数，将时间分割点设置为水量平衡计算点；S3：分别将水量平衡计算点前的1个、2个……、N个运行数据的平均作为该水量平衡计算点运行数据的修正方案，则得到N组修正方案；S4：在固定水量平衡计算点下，获取修正方案中相邻两水电站中上游水电站出库流量与下游水电站不同入库流量的谬误率；S5：计算所有水电站不同谬误率的平方和，获取谬误率平方和最小的最优组合，该最优组合对应的各水电站的运行数据即为该固定水量平衡计算点的修正运行数据；S6：采用上述步骤S4和S5依次对其他水量平衡计算点进行计算获得所有水量平衡计算点的修正运行数据。

进一步优选的方案中，步骤S1还包括数据清洗，以筛选运行数据序列中的异常值和缺失值。

进一步优选的方案中，采用改进后的3σ法则或手动选择的方法筛选运行数据序列中的异常值；采用线性插值的方法处理缺失值。

进一步优选的方案中，步骤S2中将全天时间均分为预设份数。

进一步优选的方案中，步骤S4中谬误率计算公式为：