特大型水庫綜合運行調度平臺的構建探討

劉揚揚

摘 要：長江上游水庫作為我國重要的水源地之一，其供水量是我國原水供應的主要組成部分。為確保水庫水質優良、機電設施完好、原水單位能耗低的效果，必須創建輸水設施綜合監控、水質監控、視頻安防等數據庫，建立長江上游水庫綜合運行調度平臺，從而科學合理指導水庫運行管理效果。

關鍵詞：特大型水庫 調度平臺 構建

我國長江上游區域屬于特大型水庫水電站格局，長江流域水電能源分布情況展現出水文特異性與地理位置分散的時、空差異，成為特大型水庫綜合運行調度提供最佳的互補條件。

1.長江上游水庫開發現狀

長江上游水資源更加豐富，干支流梯級水電開發規模不斷增大，長江流域在我國社會經濟發展中占有重要地位。長江上游區域宜昌以上的技術開發裝機流量約為24萬MW左右，約占長江全流域基于開發的87%，占據全國的40%。根據《長江流域綜合利用規劃》相關要求可知，長江上游規劃建立的裝機容量大于300MW的大型水電站有80多座，大于1000MW的水電站約有48座，總裝機容量大于15萬MW。目前，長江上游梯度水能資源開發及水電站運行狀態，必須正確認識并處理存在的問題。常見的問題有：必須重視水能資源開發引發的水態環境問題，尋找包含合理調整調度方法在內的各項工程及非工程措施，從而改善建立水電工程及其運行情況產生的不良影響。

2.水庫綜合運行管理的需求特點

（1）綜合管理信息量大

長江上游水庫作為我國供水規模最大、受益人口的最佳飲水水庫，服務人口明顯增多。因水庫的獨特性和特殊性，決定長江上游水庫綜合運行調度系統必須遵循提升可靠性，從而保障水庫的正常安全運行。特大型水庫綜合管理系統匯集以下信息：水工建筑物有關的安全信息包括水庫大堤、取輸水泵房、實施監測信息等。電氣設備相關的信息包含水泵電機、交直流控制電源、高低壓開關、網絡通信設施等設備的運行狀態及信息。視頻監控系統包含采集水庫設施、水質、機電設備等實施圖像信息，用來正確核對采集信息、執行調度命令、并配備安全保護設備功能。水庫區域的水質監測信息包含長江口獨具代表性的實時信息，庫內外重要部位包含水質有關及實施監測信息，如：PH、電導率、濁度、總磷等等。水庫區域水情測報相關信息包含水庫的溫度、風速、雨量等信息。

（2）集成采集、處理、應用信息

水庫系統包含多項專業監控系統，從各個角度對系統運行狀態進行監控和控制，它們作為原始數據的重要來源，也決定水庫系統信息源來自多個方面。各個監控系統可以采集、存儲、原始的數據信息，上述數據對專業系統提供相應的服務從而實現各個應用功能。各個監控之間必須相互集成，從而形成有機整體，方便為用戶提供統一的集中監控和管理措施，從而為全局高級分析絕對提供準確的綜合性數據信息。

（3）解決調度復雜的問題

針對水庫復雜的運行管理要求，水庫綜合自動化管理及調度系統管理目標是把水庫調度中心各個樞紐（水工設施觀測、視頻安防、水情水質監測等）自動化系統數據實施集中監測和控制，采用有關的模型水庫與調度庫，達到自動化調度管理長江上游水庫。所以，必須配備現代信息技術監測和控制取水、輸水等環境，規定基礎資料必須完整、準確，自動檢測控制點與水庫GIS、MIS、動態數據模型等相互結合，提出最佳的調度控制依據和實施方案，有利于調度人員及時準確掌握系統運行狀態并開展合理調度控制，達到全自動化綜合運行的效果。

3.特大型書庫綜合運行及調度系統實施步驟

（1）設置合理的網絡架構

水庫系統使用高度可靠的網絡方案，SCADA系統網絡使用雙1000M環網冗余方案，并為視頻監控系統配備大容量的視頻流和數據流傳輸專業環網，同時，為水庫創建電話通信、網絡廣播、辦公自動化等輔助設施通信環網。長江上游水庫綜合自動化控制系統，包括一個調度中心和多個分控站大型網絡，分別為水庫調度中心、疏水泵站分控站、下游水閘分控站等。水庫的控制系統是一個分層次的調度中心，是個多系統（水情監測系統、水質監測系統、工程監測與評估系統、事故應急系統等）集成的綜合自動化系統，共設置多個計算機小局域網合并構成的水庫總局網。

（2）配備恰當的軟件設置

水庫各分控站的監控系統能實現監控、處理水質、視頻等信息，并對采集獲得的信息展開管理和存儲，有選擇的將數據信息傳達到控制中心。分控站配備的軟件系統包含操作系統、數據庫、報表編輯軟件、I/O冗余采集系統。SCADA監控系統等。調度中心系統是根據水庫的蓄水、取水、出水等物理特征，配合天氣預報數據、長江上游水預報數據、水動力模型等展開預測和分析，輔助決策者提出最經濟的方案。根據調度控制系統將該方案轉化成可執行的命令對各個水閘、泵站的啟閉、開關實施控制。同時，調度控制系統可以依據事故應急預案與聯合操作預案，達到合理、科學管理的目的。調度系統軟件設施也包含操作系統、數據庫、網絡發布軟件、工業實時歷史數據系統等，水庫整體的應用軟件層次關系如圖1進行構建。

（3）水庫系統主要功能

綜合運行調度平臺建立難點，必須將水工建筑。電氣設備、水質監測、水情監測等多個系統模型的數據信息實施合理整合，創建水庫運行調度基礎數據庫，在此基礎上，創建水庫水庫監測與節能系統、鹽度監測與避咸蓄淡、水質監測等調度模型，達到智能化管理調度水庫的目的。長江上游水庫自動化系統落實方案，先采用SCADA監控軟件，實現基礎的各個系統數據采集、統計分析、人機界面展示等綜合監控系統功能。隨之借助專業GIS平臺軟件，確保各個系統數據展示在地理信息平臺上，借助該軟件開發調度模型庫、調度軟件算法、調度聯動系統等。水庫的避咸蓄淡、避污蓄清等相應的水質預警系統，待有關科研得到進一步結論后，逐步完善并開發模型庫、知識庫。長江上游水庫調度中心配備軟件的主要功能如表1。

4.結語

總之，建設合理的水庫綜合運行調度平臺對長江上游科學運行及調度情況發揮著至關重要的作用，待水庫建成后平穩接受經歷的多次大規模咸潮侵入和突發事件的考驗，確保水庫的正常運行。

參考文獻：

[1]陸曉.特大型水庫綜合運行調度平臺建設研究與實踐[J].凈水技術，2014，7（3）：111-114.

[2]宋伯琦，周軍亭.沙河昭平臺水庫站洪水預報分析研究[J].河南水利與南水北調，2015，15（9）：60-61.

[3]李成林，王長生.燕山水庫運行管理信息化平臺研發[J].河南水利與南水北調，2015，11（5）：58-59.endprint