貴州貓跳河水情自動測報系統可靠性分析及措施

高泉薦(國電貴州電力有限公司 紅楓水力發電廠，貴州 清鎮 551417)

貴州貓跳河水情自動測報系統可靠性分析及措施

高泉薦(國電貴州電力有限公司 紅楓水力發電廠，貴州 清鎮 551417)

為提高貓跳河流域水情測報系統的可靠性，分析了當前系統中存在的問題，并提出了有針對性的措施。經過系統改造，信道暢通率達到了考核標準，從而保證了信道的可靠性;通過改進系統設計、元器件質量和人員操作維護，保證了設備的可靠性。實踐結果表明，更新改造措施可有效提高測報系統的可靠性。

水情預報;自動測報系統;可靠性分析;貓跳河流域

1 系統簡介

貓跳河是貴州中部烏江南岸的一條支流,發源于安順市境內,流經安順、平壩、清鎮、貴陽和修文等縣(市),于沙坡附近注入烏江,河流全長180km,總落差549m,平均坡降3.04‰, 流域集水面積3 196km2。

貓跳河水情自動測報系統由以下幾部分組成,即1個中心站(紅楓)；4個中繼站(龍頭山、馬鞍山、馬圈坡、百花)；22個水位雨量站(7個雨量站:七眼橋、平寨、樂平、廣順、金華、麥架橋和紅林；8個水位雨量站：黃貓村、清魚塘、麥翁、紅楓庫、百花庫、修文庫、窄巷口庫和紅巖庫；7個水位站：紅楓尾、百花尾、修文尾、窄巷口尾、紅林庫、紅林尾和紅巖尾)和9個顯示分中心(紅楓廠房、百花廠房、修文廠房、修文水工值班室、窄巷口廠房、窄巷口水工值班室、紅林廠房、紅巖廠房和紅巖水工值班室)。

系統的建成使用，對貓跳河梯級水庫的防洪安全及發電優化調度起著非常重要的作用。

2 系統的可靠性

根據《水文自動測報系統規范》SL61—2003定義，系統的可靠性是指系統在規定條件下和規定時間內完成功能的能力，是衡量系統整體質量的主要指標。水情預報結果是系統的最終結果，因此水情測報系統的預報精度代表系統的可靠性，它取決于以下3個方面：

(1) 信道的可靠性。應提供高質量的數據傳輸通道，其考核指標暢通率應大于95%。

(2) 設備的可靠性。包括水文數據采集精度、設備有效度、系統反應速度、設備可維護性和可保障性等，其年平均無故障工作時間應大于3 000h。

(3) 軟件的可靠性。包括水文模型的適應性、預報方案的可行性等，預報精度應大于95%。

從目前系統的實際運行情況看，預報軟件的可靠性基本滿足要求，然而,系統運行后信道和設備的可靠性較低，需著重研究解決。自系統運行以來,已對此采取了多項更新改造措施，取得了一定的成效，下面逐一進行分析。

3 信道的可靠性

3.1 可靠性指標

3.1.1 電波傳輸損耗

我國水文遙測中規定使用230MHz頻段的超短波來傳送水文信息，電波傳輸損耗=饋線損耗﹢天饋匹配損耗﹢傳播路徑損耗。收發信端的饋線損耗和天饋匹配損耗可以用天饋系統駐波比s來測定。規范要求對全向天線s

3.1.2 衰落余量

從電磁波傳播角度看，信號的衰落可以分為快衰落和慢衰落。在230MHz頻段，快衰落為幾秒至幾分鐘，目前尚無法用精確的公式來描述；慢衰落則主要由氣象條件緩慢變化引起，衰落信號的瞬時幅度隨時間的變化可以用公式推出。由于信道的衰落，原來暢通的電路會受到阻礙，受阻電路情況更為嚴重，甚至中斷電路。為保證信號電平按要求的時間百分數大于或等于某個指定電平(如接收機門限電平)，應給信號中值附加的電平值，稱為衰落余量，這個要求的時間百分數(暢通率)就是信道的可靠性指標。山區超短波通訊電路衰落余量取決于具體的地形特點及氣象條件，在有條件的情況下，可做全年晝夜抽樣時間測試，作出信號電平分布曲線，精確確定衰落余量。

3.2 信道更新改造

本系統在原系統的基礎上進行設計安裝，但在實際使用中，受環境等因素影響，對貓跳河流域信道衰落估計不足，部分電路儲備余益偏小，致使系統投人運行后影響了暢通率(系統98%～95%，單站最低80%)，經多次更新改造，系統的暢通率達到考核指標要求。以下為系統投運后信道更新記錄：

(1) 七眼橋五元八木天線改為四振子定向天線，電臺改為25W電臺。

(2) 黃貓村、麥翁直通紅楓改為經龍頭山中繼紅楓。

(3) 龍頭山饋線所用射頻同軸電纜由1根普通電纜(DYV)更換為2根低損耗電纜(MY)并加裝第二根天線。

(4) 百花尾水站房防潮處理，測井加裝防水蓋。

(5) 升高馬鞍山中繼站的天線。

(5) 七眼橋測站通過增設中繼站(清魚塘中繼站)中轉信號。

(6) 紅板橋加裝光纖傳輸信號。

(7) 馬鞍山加裝防雷設備。

(8) 中心機房進行法拉第網改造。

(9) 增加百花中繼站。

(10) 所有測站增加短信通信通道。

(11) 對系統進行安全網的3級劃分。

4 設備的可靠性

系統設備應具備可用性(平均無故障工作時間大于3 000h)、可維護性(對設備進行定期維護保養后在使用壽命內正常發揮作用)和可保障性(設備是技術成熟的定型產品，有很好的通用性、靈活性，廠家供貨和售后服務有保障)。當系統不能在規定的時間內和條件下完成正常功能時即定為故障。從紅楓水情測報系統的運行來看，由設備原因引起的故障主要有3種，以下分別進行分析并提出相應的解決措施。

4.1 系統設計不合理

(1) 防雷設計不周。測站、中繼站均發生多次雷擊損壞，已對上游野外測站進行了一次防雷改造，對雷擊影響較大的紅楓中心站等測站進行了專項改造。

(2) 測站選址不當。因此，重建了3級尾水位測站。

(3) 運行環境變化對設備的影響。例如，紅林電站增容改造后壓阻水位計受壓力的變化，不能正確反應實時水位，，被迫多次改造測井，更改不同的水位計，WFH-2型水位計在尾水測井中因水流波動大無法正常運行，現改為壓力式水位計試運行。

4.2 元器件質量不高

(1) 主模塊、調制解調器、短信機、電臺等元件老化失效。

(2) 水位計編碼器、雨量計反斗、干簧管等器件失效(水位計卡澀、誤碼、雨量計誤差大)。

(3) 部分24Ah蓄電池質量差在汛后，不能保證測站的供電。

針對以上問題，需及時檢修、更換失效元器件。

4.3 操作及維護不周

(1) 運行人員對設備不熟悉等原因造成誤操作，電站人員切斷交流電源未恢復，致使廠房顯示中斷，蓄電池被拉垮水位計無法工作等)。

(2) 維護人員因備件和交通工具造成對故障處理不及時(備件不足不能及時恢復運行，路況差不能出車)。

針對以上問題，首先要對運行維護人員進行技術培訓，提高操作及維護工作水平，盡量避免誤操作。此外，須預留足夠的維護費用，使備件備品數量充足及時可用。同時，及時調派交通工具，安排專業人員盡快恢復系統正常運行。

5 結 語

貓跳河流域水情自動測報系統的可靠性取決于3個方面，即信道、設備和軟件的可靠性。目前，軟件的可靠性基本達到要求，需提高信道和設備的可靠性。通過對系統更新改進，信道暢通率達到考核指標的95%。此外，改進了系統設計、元器件質量和設備操作維護，提高了設備的可靠性。采取有效措施后，保證了整個水情自動測報系統的可靠運行。

(編輯：陳紫薇)

2015-04-09

高泉薦，男,國電貴州電力有限公司紅楓水力發電廠，工程師.

1006-0081(2015)04-0044-03

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