水情氣象預測系統在水電企業的應用

付士俊

摘 要：水電站水庫流量是影響電站發電量的重要因素，而水庫水情受地區氣象條件的變化而不斷的變動，因此對地區水情氣象變化進行預測，分析電站的水情變化，可以有效的預測水庫電站發電能力的變化趨勢，從而對電站負荷進行合理分配調度，提高電站運行的經濟性。近年來水情氣象預測系統在水電企業中得到應用，并取得了比較好的效果，本文主要對水情預測系統的結構進和功能應用進行了介紹。

關鍵詞：水電企業；水情預測系統；調度

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0025-02

1 概述

水情數據是水電企業進行水庫調度優化的技術支撐和數據參考，其主要包括電站上下游水位、水庫的出入庫流量、溢流閘門的運行情況、河流流域的降水情況。流量的事實預報等數據。長期依賴由于水情預測不準確，對電網的經濟運行造成了極大的阻礙，造成電站本營提前泄洪提高發電量的計劃不能實施，浪費了大量的電能。[1]此外電網受汛期影響，其受阻入量的判斷變得困難，電網的事故備用計劃被打亂，電網的經濟和可靠運行受到威脅。

2 水情氣象預測系統的結構

2.1 水情氣象預測系統的配置

電站水情氣象預測系統通常由數據收集、網絡通信、數據存儲、數據服務器以及通信服務器組成，其結構圖如圖1所示。

2.2 系統中心站點硬件配置

（1）主服務器。主服務器有兩臺，采用冗余熱備用，兩臺服務器可以進行平穩切換，切換過程中不會對系統的運行造成不利影響。同時UPS不間斷電源使系統電源的可靠性大大提高。（2）通信服務器。通信服務器數量是兩臺，是整個系統的關鍵，確保整個系統各自功能系統硬件的通信連接和數據傳輸，其穩定性必須高，為提高系統的可靠性，在下級水調系統同樣配有服務器。（3）WEB服務器。其主要功能是發布水貂自動化系統信息，提供水情查詢服務。（4）水情監測調度站。主要功能是監視水情，對水庫進行調度管理和維護。（5）網絡通信設備。主要設備為交換機、路由器等，負責和調度中心進行通信。

2.3 水情氣象預測系統的數據采集

（1）采集水庫上下游水位、機組出力情況和閘門開度，并將這些數據上傳到監控系統。（2）采集區域降水數據。電站在區域內可以設置多個雨量站，采集地區降水量信息，通過實際檢測數據對區域全年的降水情況進行預測。遠程雨量站在鄉鎮設置，電源采用太陽能供電，配置無線采集監測設備。[2]（3）水庫運行信息采集。對電站主要的水庫運行信息進行采集，可以和水庫的監測系統用通訊相連，從而節省了單獨的監測裝置的投資。

2.4 網絡通訊

由于水庫監測裝置布置在野外，可以利用GSM信道域電站主控室服務器進行通訊，電站服務器可利用光纖和上級通訊網絡組網。系統通訊系統網絡結構如圖2所示。

3 水情氣象預測系統的功能應用

3.1 水情氣象預測系統的功能

中心計算機網絡的分布式多級系統支持客戶機系統支持客戶機/服務器和瀏覽器/服務器結構，系統主網采用快速以太網絡，網絡協議為TCP/IP協議。操作系統采用weindows操作系統，數據庫采用SQL server2005，整個系統可以通過網絡進行遠程管理，從而滿足各級管理人員的遠程查詢和調度管理。[3]

3.1.1 水情預測系統的應用功能

（1）數據的采集、傳遞和管理。系統對電站、水庫和各級監測點的信息進行采集，并將人工采集的數據錄入系統，對數據實現儲存、管理和傳輸。（2）數據的統計、查詢和輸出。支持本地和遠程的產尋功能，可以自定義生成和輸出各類數據統計報表，并可對水情數據通過圖標和曲線的形式顯示和輸出。

3.1.2 水文預測和水庫調度控制

其中主要包括，對水文進行定期預報，按照設定隨時水隨機預報；通過人為設定雨量和流量進行模擬預報，以及調洪演算。根據水文條件分析計算水庫的調度方案，進行水庫的平衡運算，管理水庫的調度計劃。打印各種報表和圖形，進行資料的整理。

3.1.3 網絡通訊功能

網絡通訊系統應可以支持文件的順暢查詢和傳輸，并支持遠程診斷和打印共享。提供系統間的網絡通訊數據接口，并向電站MIS提供動態水情信息。下級水情預報系統將有關數據實時傳輸電站預測系統，同時電站水情預測系統和電網水調系統聯網進行信息的實施交換。

3.1.4 值班管理系統的功能

值班管理系統是電站水務人員日常運維管理的軟件工具，其主要負責配置系統參數和靜態曲線能對水調的主要運行參數進行實時監視，對發電機組和閘門的運行情況進行實時監視。管理水情數據，插補歷史數據。管理負荷曲線，對數據進行綜合分析和比較，對人工監測數據進行手動錄入。

3.1.5 短信通知功能

系統將水情信息自動或手動發送到特定的用戶手機。

3.1.6 系統應用擴展開發

系統為用戶提供圖形和報表編輯功能，并開放軟件功能開發功能，方便客戶自行添加功能應用。

3.2 水情預測系統的運行分析

對某電站的水情預測系統進行統計分析，有如下結果。

統計系統運行指標：

系統數據通訊設備運行情況的評價可以用暢通率和可用度兩個指標進行。

（1）統計系統暢通率的方法。暢通率是對水情自動監測系統運行情況進行考核評判的重要指標，直接反映了電站的運行情況。根據國家的相關標準，暢通率達到95%為合格。通過比較系統站點的信號暢通時間和考核時間的方式，通過比較并統計系統所有的站點信號暢通時間和考核時間。（2）統計系統可用度的方法。可用度是反映系統可靠性和使用率的重要指標，可用度達到85%為合格。可以采用系統的評價無故障時間和平均考核時間的比值進行評估計算。

3.3 系統運行情況評價

3.3.1 遠程監測站點運行情況評價

通過對在運行期間，各余量監測站均正常運行，暢通率和可用度均達標，僅一個水位測量站發生雷擊故障一次。

3.3.2 中心控制站運行情況分析

在運行初期，電站水情預測系統出現過一些問題，由于網絡改造，導致監控系統通信中斷，造成上下游水位信息和機組負荷信息通信中斷。此外，還出現過因GSM卡欠費導致監測裝置信號中斷一次。這些問題對系統暢通率造成一定的影響。但是從整體運行情況來看，系統均達到考核標準，滿足系統運行要求。

3.4 系統功能的進一步完善

在運行期間根據實際運行需要，對系統功能進行了必要的補充。

（1）為自動計算洪水預報精度，增加了人工預報報表程序。（2）為自動統計誰能利用提高率，增加了誰能利用提高率自動計算程序。（3）為實現系統暢通率和可用度的計算，編制了相應的功能程序，為實現測站運行情況的監視，增加了相應的數據統計和狀態圖表。（4）通過程序的修改實現了系統的日復核簡化管理和洪水調度分辨率的自動調整。（5）通過對時段處理軟件配置軟件和水量組的修改，實現了年水量圖對月、旬水量數據自動統計的政策調用。（6）由于閘門數據測量不準確，加上閘門維護時錯誤的開度數據會導致錯誤的水務計算結果。通過對程序進行修改，使得系統在正常情況下不進行寫庫操作，在進行閘門維修時，可以臨時允許數據的臨時錄入，從而問題得以解決。（7）在流量監視曲線圖中有時會出現負流量顯示，通過對監測數據進行濾波處理后問題得到解決。（8）在水情監視途中增加了出庫流量曲線。

3.5 系統存在的問題和解決方案

（1）系統運行過程中，偶爾會出現短信通知不能正常發送的情況，需要設備廠家的售后部門查出問題原因，并進行解決；（2）系統缺少壩上和壩下的備用水位站，由于庫水位和尾水位都從監控系統中獲得，機組負荷的變化和開停機都會對庫水位造成影響，造成水位波動比較大。當系統出現網絡問題時，壩上和壩下水位則不能正常讀取，造成系統的運算結果不正確。應在壩前和壩后增加水位站，作為系統水位站的備用。（3）系統的短期洪水預報精度比較低，需要進一步的完善。（4）系統只在水調和中心值班室建立了完整的水情系統監控系統，通過瀏覽器只能對系統的部分功能進行瀏覽，難以滿足系統無人值守的需要。因此，可以將水情檢測系統移植到公司總部，這樣公司總部就可以實現水情信息的監控和數據共享。

4 結語

電站水情氣象預測系統的實踐應用標明，系統的各項功能正常，系統功能較為完善和使用。水情氣象預測系統的投入運行，為水電站的防汛工作和調度優化工作提供了數據支持，水電站的水情預測能力增強，發電調度水平明顯提高，電站的經濟運行效益明顯提高。

參考文獻

[1]盧鵬，周建中，莫莉，等.梯級水電站發電計劃編制與廠內經濟運行一體化調度模式[J]，電網技術，2014，38（7）：1914-1922.

[2]舒衛民，馬光文，黃煒斌等.基于人工神經網絡的梯級水電站群調度規則研究[J].水力發電學報，2011，30（2）：11-14.

[3]伍英偉.平班水電站水情自動測報系統的應用[J].紅水河，2010，29（6）：108-112.