遠程采集銅街子水電站實時下泄流量系統的設計與實施

李 小 川， 劉 宏

(四川圣達水電開發有限公司，四川 樂山 614900)

遠程采集銅街子水電站實時下泄流量系統的設計與實施

李 小 川， 劉 宏

(四川圣達水電開發有限公司，四川 樂山 614900)

針對大渡河沙灣水電站設計和建設階段無水情自動測報系統、不滿足電站發電和洪水調度的需求問題，探討和分析了所采取的解決方法，介紹了遠程采集銅街子水電站實時下泄流量系統設計、建設的整個過程。

遠程采集；實時流量；銅街子水電站；設計與實施

1 概 況

沙灣水電站位于沙灣區葫蘆鎮河段，為大渡河干流下游河段梯級開發中的第一級水電站，電站總裝機容量 480 MW，總庫容4 867萬m3，發電設計引用流量2 203.2 m3/s；安谷水電站位于大渡河安谷河段的生姜坡，為大渡河干流梯級開發的最后一級水電站，電站總裝機容量 772 MW，總庫容6 330萬m3，發電設計引用流量2 640.9 m3/s。沙灣、安谷兩站屬于上下游梯級關系，屬同一集團公司，均采用河床式加長尾水渠開發方式，兩站水庫不具備日調節能力，距離約35 km，電站設計和建設階段均無水情自動測報系統。

2 水情自動測報系統需要解決的問題

沙灣水電站位于大渡河中下游，距離上游銅街子水電站僅11.5 km。由于電站上游具有季調節能力的瀑布溝水電站水庫于2010年蓄水發電，電站各個時期、日內時段入庫流量與設計階段天然河道來水不完全相同。在平、枯水期，沙灣水電站入庫流量主要受銅街子水電站放水影響；汛期，沙灣水電站入庫流量主要受瀑布溝水電站蓄放水影響。由于汛期來水流量大時可以通過啟閉泄洪閘門調節上游水位。而在平、枯水期，沙灣水電站水庫可調節能力小，因此，只有實時掌握銅街子水電站放水流量信息，才能最大限度地優化沙灣水電站水庫調度運行方式。

然而，沙灣水電站與銅街子水電站之間水庫內僅有1座福祿水文站，且由于福祿水文站距離沙灣水電站距離近，電站蓄水后，福祿水文站水位受沙灣水電站水庫蓄(放)水水位變化影響已無法正常測量；且因沙灣水電站與銅街子水電站分屬不同集團公司，投產后無法聯合調度，經過多次協商和通過簽訂水情合同，也只能通過Internet網絡查看銅街子水電站每小時整點水情信息。加上銅街子水電站屬于調頻電站，電站發電負荷根據電網運行方式變化頻繁，沙灣水電站運行值班人員僅通過每小時整點水情信息和電站有限的水庫調節能力，調度運行困難，導致在平、枯水期水庫水位在低水位運行，有時也發生棄水情況。

鑒于通過銅街子水電站獲取實時水情信息困難，因此，沙灣水電站只能在銅街子水電站建設一套自己的水文觀測系統，才能更好地實時采集水情信息，滿足電站水庫調度的需求。

3 水情自動測報系統可行性分析與設計

3.1 沙灣水電站上游實時水情自動測報經濟性分析

沙灣水電站與銅街子水電站相距僅11.5 km，水庫無支流，庫區內發電、灌溉引用流量基本固定。所以，在銅街子水電站尾水出口安裝無線水位計，利用安裝處斷面水位——流量關系，每min自動、計算、通過Web發布，電站中控室值班人員可實時在網頁上查看。

采用該方式，相對常規在水庫內修建水文站的方式，不僅可以節省投資和維護成本，而且可以解決實時獲取水情信息的問題。

3.2 沙灣水電站水庫內水文(水位)站設置可行性計算

沙灣水電站水庫與銅街子水電站尾水銜接，如果采用無線水位計的方式，首先要論證銅街子水電站尾水斷面是否受沙灣水電站水庫回水疊加影響，即當銅街子水電站不同下泄流量、沙灣水電站水庫水位升降變化時是否影響無線水位計安裝處的水位，該水位計安裝能否準確反映銅街子水電站下泄流量變化情況。

通過銅街子水電站下泄相同流量，沙灣水電站水庫水位在高程432 m(正常蓄水位)和425 m(最低發電水位)時將其與銅街子水電站尾水出口斷面水位變化情況進行對比，最大相差0.05 m，所以，在銅街子水電站尾水出口斷面安裝水位計、利用銅街子水電站尾水出口斷面水位——流量關系表實現實時流量數據采集是可行的。沙灣水電站在高程432 m、425 m時銅街子水電站尾水出口斷面水位變化關系見表1，沙灣水電站庫區回水水面線圖見圖1。

表1 沙灣水電站在高程432 m、425 m時銅街子水電站尾水出口斷面水位變化表 水位高程 /m

圖1 沙灣水電站庫區回水水面線圖

4 遠程采集銅街子水電站實時下泄流量系統的實施

4.1 銅街子水電站水情自動測報系統建設

通過在銅街子水電站尾水現地考察，結合測量得到的水庫斷面關系圖，在銅街子水電站尾水導流墻側安裝無線水位計的位置見圖2。

配置水位傳感器、通信終端、太陽能浮充蓄電池電源系統及避雷設備。自動監測水位站設備組成結構見圖3。

4.2 數據自動采集、自動計算的實現

(1)數據的自動采集。

銅街子水電站尾水無線水位計數據通過GPRS網絡傳輸到Internet公網，通過廠房固定IP地址傳送到沙灣水電站Ⅲ區水情系統數據庫服務器，水位數據實時自動計算轉化為流量數據。

圖2 銅街子水電站無線水位計安裝位置圖

圖3 自動水位監測設備組成結構示意圖

(2)數據的自動計算。

利用銅街子水電站歷史尾水水位、流量數據，繪制水位——流量關系曲線，實現水位到流量的關系轉化。

4.3 數據發布

無線水位計數據采用SQLServe數據庫，所有數據送至Ⅲ區水情系統應用服務器，利用廠房固定IP地址，通過沙灣水電站防火墻和網關端口映射方式實現Web發布。沙灣水電站和安谷水電站生產人員、管理人員可以通過Internet，采用電腦或手機訪問發電和水情信息，訪問顯示圖見圖4。

圖4 網頁查看銅街子水電站下泄流量顯示圖

5 結 語

(1)常規性的水文(水位)站需要修建土建設施，由人工定時測量后對用戶采用電話進行通報，如沙灣水電站庫區內原福祿水文站。遠程采集銅街子水電站實時下泄流量系統投入費用約5萬元，基本免維護；修建水文站投入費用約20萬元，而且需要設置專人定期觀測。該系統不僅節約了首次投入費用，而且節約了后期運行、維護成本。

(2)遠程采集銅街子水電站實時下泄流量系統，將水文、電氣、通訊、計算機專業知識相結合，數據可每min自動更新一次，且可以遠程網頁訪問，相對于常規水文站，其數據采集更加實時并實現了遠程網頁發布。該系統可以在行業內水電站進行推廣應用。

李小川(1972- ),男，四川理縣人，高級工程師，從事水電站運行技術及管理工作；

劉 宏(1981- )，男，四川樂山人，工程師、技師，雙學士，從事水電工程建設技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

2017- 02- 10

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1001- 2184(2017)04- 0084- 03