淺談水電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用

文/岳美英，黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限公司李家峽發(fā)電分公司

淺談水電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用

文/岳美英，黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限公司李家峽發(fā)電分公司

本文從水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的概況入手，并結(jié)合作者多年在實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，從水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在電站的應(yīng)用進(jìn)行了闡敘。得出水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水電站的應(yīng)用意義重大。

水電站；水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)；應(yīng)用

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水電站的應(yīng)用主要是在電站的施工期和運(yùn)行期，施工期水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用可以減少施工在洪水期的防洪度汛的風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)行期可以保證大壩安全度汛的同時(shí)合理調(diào)度使發(fā)電效益最大化。水庫(kù)調(diào)度是根據(jù)水庫(kù)設(shè)計(jì)運(yùn)用原則，依據(jù)較為可靠的來(lái)水預(yù)報(bào)，在保證大壩及下游防洪安全等的前提下，對(duì)水庫(kù)的入庫(kù)水量進(jìn)行再次分配的過(guò)程，以滿足防洪、發(fā)電等各部門的需要，使綜合利用效益最佳。

1 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)概況

水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、電子、通信、遙感、水文、氣象等多學(xué)科技術(shù)，完成對(duì)江河、水庫(kù)和流域的降雨量、水位、流量、土壤蒸發(fā)、機(jī)組發(fā)電、閘門啟閉等水情信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)管理、預(yù)報(bào)、發(fā)布的信息系統(tǒng)。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)主要由水文傳感器、數(shù)據(jù)采集終端（RTU）、數(shù)據(jù)傳輸信道、通信設(shè)備、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)和供電電源等構(gòu)成。若以信息傳輸方式來(lái)區(qū)分，可分為有線傳輸（ISDN）、微波、公用電話線（PSTN）、短波、超短波（UHF/VHF）、衛(wèi)星（INMARSTA-C，VSAT）和移動(dòng)短信（GSM、CDMA、GPRS）等方式。若以其所處位置不同來(lái)區(qū)分，系統(tǒng)又可分為遙測(cè)站、空間站、中繼站（地面站、網(wǎng)管中心）和中心站。

2 水情自動(dòng)系統(tǒng)工作體制和主要功能

2.1 工作體制

遙測(cè)站系統(tǒng)主要采用自報(bào)式工作體制，這種體制的無(wú)線電信號(hào)采用單向傳輸方式，即信號(hào)由遙測(cè)站的遙測(cè)控制器控制，從遙測(cè)站向中心站傳送。自報(bào)式工作體制具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、功耗低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)中應(yīng)用得最為廣泛。

2.2 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)主要功能

2.2.1 測(cè)站功能

①遙測(cè)雨量站建設(shè)采用測(cè)、報(bào)、控一體化的結(jié)構(gòu)，按無(wú)人看守、無(wú)交流電源的野外環(huán)境設(shè)計(jì)。采用17Ah蓄電池和20W太陽(yáng)能光板浮充，其充放電過(guò)程由遙測(cè)終端實(shí)施（RTU）智能控制，可在無(wú)日照的情況下連續(xù)工作，完全滿足野外工作環(huán)境，平時(shí)處在低功耗的休眠狀態(tài)，當(dāng)遙測(cè)站發(fā)生降雨時(shí)，即自動(dòng)喚醒控制器，并將雨量信息按設(shè)置的格式進(jìn)行編碼，由測(cè)站RTU將編碼信息發(fā)往中繼站，最后通過(guò)中繼站將信息發(fā)至中心站。

②遙測(cè)水位、水文站選用浮子式水位計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)庫(kù)水位，根據(jù)上、下游水位升降變化，自動(dòng)記錄實(shí)時(shí)水位信息并按設(shè)置的格式編碼，并通過(guò)GSM將數(shù)據(jù)直接發(fā)至中心站。

2.2.2 中心站功能及應(yīng)用系統(tǒng)

①中心站是水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)信息接收、處理的中樞，它的功能是集中遙測(cè)系統(tǒng)內(nèi)各遙測(cè)站的數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算整理，及時(shí)作出洪水預(yù)報(bào)，并可控制閘門啟閉，進(jìn)行水利調(diào)度、信息發(fā)布等。整個(gè)中心站由通信設(shè)備、服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及電源等五個(gè)部分組成。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)接收遙測(cè)站信息，并寫入本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)充后寫入局域網(wǎng)服務(wù)器內(nèi)工作站，從而使中心站網(wǎng)絡(luò)中所有計(jì)算機(jī)都可以共享數(shù)據(jù)。

②應(yīng)用系統(tǒng)軟件功能和組成：水電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)具有雨、水情實(shí)時(shí)采集、傳輸、資料入庫(kù)、水情預(yù)報(bào)、水務(wù)管理、監(jiān)控告警、水情信息發(fā)布等功能。中心站應(yīng)用軟件為全中文界面的應(yīng)用程序，包含數(shù)據(jù)接收處理軟件、水調(diào)平臺(tái)軟件、水務(wù)計(jì)算軟件、洪水預(yù)報(bào)軟件、報(bào)表系統(tǒng)軟件、水情信息網(wǎng)站、短信發(fā)布平臺(tái)等功能.

3 影響電站水情預(yù)報(bào)的因素

3.1 上游電站調(diào)度的影響

梯級(jí)水電站受上游電站水庫(kù)調(diào)度的影響非常大，當(dāng)上、下游電站之間沒(méi)有降水和較大支流匯入的情況下，下游電站的來(lái)水幾乎完全由上游電站的出庫(kù)控制，即使上、下游電站間存在降水和較大支流時(shí)，在很多大洪水情況下，下游電站的來(lái)水也主要由上游電站出庫(kù)組成。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，上游電站尤其是上游龍頭電站的調(diào)度過(guò)程合理，不但能減少棄水使水庫(kù)在保證大壩自身及下游防洪安全的條件下保留蓄水量，還能優(yōu)化棄水過(guò)程減小下游的防洪壓力，避免極端情況下可能出現(xiàn)的多諾米骨牌效應(yīng)。

3.2 降雨因素的影響

國(guó)內(nèi)大多河流的徑流主要由降雨形成，降雨強(qiáng)度、降雨時(shí)長(zhǎng)以及降雨在流域內(nèi)的空間分布、流域前期降水等都是直接影響水庫(kù)調(diào)度的重要因素。每一場(chǎng)大的降水過(guò)程發(fā)生后，都會(huì)在降雨所屬流域電站壩址斷面出現(xiàn)一場(chǎng)洪水過(guò)程，如果壩址洪水現(xiàn)峰時(shí)流域內(nèi)仍有較大降雨持續(xù)，則有可能繼續(xù)產(chǎn)生復(fù)峰甚至洪峰疊加出現(xiàn)更大洪峰的可能；此外，即使在同時(shí)間內(nèi)、同流域面積上降有同樣多的雨量，產(chǎn)生的流域徑流量也可能相差很大，這主要與流域前期降水情況以及河流洪水坦化（坦化程度與洪水量級(jí)關(guān)系較大）等因素有關(guān)；再者，如果流域?yàn)樘菁?jí)開(kāi)發(fā)，則降雨所屬流域電站下游各級(jí)電站壩址均有可能出現(xiàn)相應(yīng)的洪水過(guò)程，具體與下游各個(gè)梯級(jí)的調(diào)節(jié)能力有關(guān)，倘若下游各梯級(jí)電站中有足夠的庫(kù)容能夠容納本次降水和可能的后續(xù)降水產(chǎn)生的徑流，則經(jīng)多個(gè)梯級(jí)調(diào)節(jié)后，下游其它梯級(jí)電站則有可能不再受本次降水過(guò)程影響。

3.3 沒(méi)有科學(xué)的調(diào)度方式的影響

某些集水面積較小、裝機(jī)也較小的電站為節(jié)約成本或其它原因沒(méi)有建立水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，無(wú)法收集流域上游水雨情信息，只能依靠與上游電站的溝通（如上下游形成梯級(jí)電站）或以往工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)度，這種調(diào)度方式難免有不科學(xué)的時(shí)候，發(fā)布的調(diào)度指令也會(huì)不盡合理，從而不能科學(xué)調(diào)度使水資源得到充分的利用。只有通過(guò)建立專門的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)收集流域水雨情信息并在其基礎(chǔ)上結(jié)合上游電站調(diào)度計(jì)劃、氣象信息及本電站相關(guān)調(diào)度經(jīng)驗(yàn)等，才能從根本上形成科學(xué)的調(diào)度系統(tǒng)，使流域水資源得到充分利用，使電站效益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟，水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)走向信息化、自動(dòng)化的道路，其在各行各業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其在水利工程管理中，水情測(cè)報(bào)工作是極其重要的。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)水電站實(shí)際應(yīng)用中，為工程施工防汛、蓄水通航、水庫(kù)調(diào)度提供了科學(xué)的依據(jù)，所以水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在水電站的應(yīng)用意義重大。

[1]曾祥東.水情水調(diào)自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)在水電站中中的應(yīng)用[J].科技傳播，2012，24（03）.

[2]鐘慧娟.水電站中水情水調(diào)自動(dòng)化遙測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].江西建材，2014，20（17）.