水情自動測報系統在雙河口水電站的應用

周中楊

( 中電投貴州金元集團股份有限公司，貴陽550004)

0 引 言

雙河口水電站位于貴州省羅甸縣邊陽鎮交硯鄉，是蒙江干流規劃開發的第七級水電站，地處蒙江干流河段上格凸河與漣江匯口下游5 km 處。流域控制面積4 770 km2。雙河口水電站水庫為不完全年調節，水庫校核洪水位為582.43 m，相應庫容為1. 956 億m3; 正常蓄水位580 m，相應庫容為1.828 億m3。電站裝機容量3 ×40 MW，在與上游梯級電站聯合運行下，保證出力29. 64 MW，多年平均年發電量4.591 億kW·h，裝機利用小時數3 830 h。

蒙江流域多年平均降水量1 200 mm，降雨主要集中在5 ～9月，占全年總降水量的70%左右。該流域洪水為雨源型洪水，汛期每年4月開始，10月底結束。年最大洪水多發生在6 ～7月，約占歷年實測最大洪水的68%左右。由于流域面積較大，降水分布不均勻，洪水以部分匯流為主。當洪水發生時，水流受伏流阻水、漏斗、麻窩地影響，相當一部分水量滲入地下形成地下水庫，當洪峰過后，緩緩注入河道。因此，洪水峰型較胖，即峰低量大，洪峰流量模數較鄰近地區小。由于干支流洪水遭遇時間不同，峰型多為復式峰，同時也有單峰型洪水出現。洪峰持續時間3 ～5 h，漲洪歷時一般15 h 左右，洪水總歷時3 ～5 d。

1 系統升級改造的必要性

雙河口水電站施工期的水情自動測報系統經過4 a 的施工期運行，系統設備已開始出現老化現象，可靠性降低，功能欠缺等問題，已不能滿足雙河口水電站的安全生產運行要求。因此系統有必要進行升級改造。2008年3月雙河口水電站開展了對水情自動測報系統工程進行升級改造工作，于8月份全部改造完成，并投入運行。

2 系統的結構及功能

2.1 改造后的系統組網方式

水情自動測報系統常采用超短波通訊、衛星通訊、GSM通訊、GPRS 通信和光纖通訊等多種方式組網。

超短波通訊組網主要針對距離較短，通視效果好的位置，費用成本低。

北斗衛星通訊組網數據傳輸穩定性高，可實現雙向的短波通訊，但通訊終端費用較高，功耗較大，對于采用太陽能浮充供電的遙測站，負擔較重。

GSM 和GPRS 通訊組網是廉價的公眾通信，其終端功耗底，體積小，費用低廉。

光纖通訊組網數據傳輸穩定、可靠性高、可實現雙向數據傳輸，但遙測站點多時光纖組網成本較高。

雙河口水電站施工期水情自動測報系統遙測站主要采用北斗衛星和超短波通訊方式。每個遙測站僅有1個通訊通道，汛期受天氣影響較大，可靠性有所降低。經綜合考慮改造后的雙河口水情自動測報系統遙測站主要采用以GSM 通信為主通道，北斗通信和超短波通信為備用通道的雙通道通訊，加大了系統通訊的可靠性和穩定性。

2.2 系統總體結構

水情自動測報系統站點主要包括:1個中心站，1個分中心，15個雨量站，3個水位雨量站，4個水位站。系統網路見圖1。

圖1 系統網絡圖

2.3 遙測站

系統遙測站是水情自動測報系統中的基本單元，主要是為系統及時準確的采集和傳輸雨量和水位數據信息至中心站。系統改造主要是針對原來遙測站程序的升級以及增加GSM 通信主通道，保證系統通訊的可靠和穩定性。遙測站配置選型為:南瑞ACS300 數據采集器，北斗衛星電臺YDD－03－01，倚天ETPro101Ai 的GSM 通信終端，西安麥克的MPM4700 壓阻式水位計，FDY－05 雨量計，太陽能電池板，免維護蓄電池等。以及配置ACS300－LPDA 遙測站維護終端，便于遙測站數據采集器設置及維護。

2.4 中心站結構

中心站計算機網絡按照統一的結構模式進行設計，均采用快速交換式以太網技術，拓撲結構采用星形結構，接入水電站的骨干網，并配置相同的設備。

中心站應用軟件構架，見圖2。

圖2 中心站應用軟件構架圖

2.4.1 系統軟件

Windows 2003 是Microsoft 公司Windows 2003 的操作系統，是在Windows NT 操作系統的基礎上開發的。它有3個重要的突破點:即穩定性、網絡化全局化和簡單性。

其中，Windows 2003 Server 是在Windows NT Server 4.0 基礎上開發出來的新一代操作系統升級版本，推出了新的“活動目錄”服務技術，有效地簡化了網絡用戶及資源的管理，性能更好、工作更加穩定、管理更容易。它是專門為服務器開發的多用途操作系統，是Client/server 方式的理想平臺，也是實現LAN 和WAN網絡服務的平臺，具有良好的可移植性和擴充性，可以從小型的單節點系統擴充到大型的多服務器、多節點系統。并且，它的安全性達到美國C2 級標準，為每個應用程序提供32 位虛擬地址空間，突破DOS 640k 瓶頸限制。支持對稱多處理器結構SMP(Symmetric Multiple Processors)與多線程程序。

中心站系統服務器主要采用Windows 2003 Server 系統。

2.4.2 數據庫系統

中心站數據庫屬于大型數據庫，需要支持海量數據的采集、處理和存儲，是整個水情調度系統的基礎和核心，具有非常重要的地位。

目前，基于SQL 的關系型數據庫逐漸成為數據庫管理系統的主流，這種關系型數據庫管理系統已經成為業界的一種架構標準。

由于系統采用Client/Server 結構，在選擇RDBMS 時要滿足Client/Server 的要求，目前的主流數據庫管理系統主要有SQL Server、Oracle、Sybase 和Informix 等。上述數據庫管理系統都提供了以RDBMS 為核心，涵蓋前后臺開發設計，調試全過程的整套調試工具，并且都得到眾多開發工具廠商的支持。

本系統采用Oracle 10g one 數據庫管理系統。

2.4.3 洪水預報及水庫調度軟件

本系統洪水預報軟件主要采用三水源新安江模型計算雙河口水電站未來2 d 的降雨情況或實際發生的降雨情況進行洪水預報，即系統手動預報和自動預報。

水庫調度軟件主要根據水電站生產運行數據信息或預期要求和洪水過程預報信息通過水庫水務計算分析，為水電站防洪發電調度提供切實可行的運行調度方案。

3 系統的維護管理

雙河口水電站水情自動測報系統自升級改造投運以來，非常重視系統的運行管理，及時編制了《雙河口水電站水情自動測報系統運行管理規程》，且派專人負責按規程進行管理，發現問題及時處理，確保系統正常運行。

4 水情自動測報系統的防洪和發電效益

雙河口水電站水情自動測報系統的建立和運用，取得了明顯的防洪和發電效益，為提前加大出力騰出庫容、攔蓄洪尾，減少棄水增加發電提供了堅實的基礎。2009年5月16日雙河口入庫流量達到2 100 m3/s，由于水情測報系統的準確預報和水文計算，水電站在洪峰到來前提前加大發電出力，騰出防洪庫容5 000 萬m3，保證水電站防洪安全，洪峰過后及時通過水庫調度計算成功攔蓄洪尾，將水庫水位上蓄至578.3 m，既削落洪峰，減小洪水對下游的影響，未造成人工洪水，也增加了水電站發電效益，此次洪水共增加發電量800 萬kW·h。

5 結 語

雙河口水電站水情自動測報系統自升級改造后，積極加強水情系統技術人員培訓和水情系統管理維護，保證水情系統運行的可靠性。經過這幾年的運行證明水情自動測報系統在水電站防洪調度發電調度等方面發揮了巨大的作用，為雙河口水電站和社會創造了顯著的經濟和社會效益。

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