淺談水電站水情自動測報系統的應用

文/岳美英，黃河上游水電開發有限公司李家峽發電分公司

淺談水電站水情自動測報系統的應用

文/岳美英，黃河上游水電開發有限公司李家峽發電分公司

本文從水情自動測報系統的概況入手，并結合作者多年在實際工作中的經驗，從水情自動測報系統在電站的應用進行了闡敘。得出水情自動測報系統在水電站的應用意義重大。

水電站；水情自動測報系統；應用

水情自動測報系統在水電站的應用主要是在電站的施工期和運行期，施工期水情自動測報系統的應用可以減少施工在洪水期的防洪度汛的風險。運行期可以保證大壩安全度汛的同時合理調度使發電效益最大化。水庫調度是根據水庫設計運用原則，依據較為可靠的來水預報，在保證大壩及下游防洪安全等的前提下，對水庫的入庫水量進行再次分配的過程，以滿足防洪、發電等各部門的需要，使綜合利用效益最佳。

1 水情自動測報系統概況

水情自動測報系統是綜合運用計算機、電子、通信、遙感、水文、氣象等多學科技術，完成對江河、水庫和流域的降雨量、水位、流量、土壤蒸發、機組發電、閘門啟閉等水情信息的實時采集、傳輸、處理、存儲管理、預報、發布的信息系統。水情自動測報系統主要由水文傳感器、數據采集終端（RTU）、數據傳輸信道、通信設備、應用軟件、數據處理計算機和供電電源等構成。若以信息傳輸方式來區分，可分為有線傳輸（ISDN）、微波、公用電話線（PSTN）、短波、超短波（UHF/VHF）、衛星（INMARSTA-C，VSAT）和移動短信（GSM、CDMA、GPRS）等方式。若以其所處位置不同來區分，系統又可分為遙測站、空間站、中繼站（地面站、網管中心）和中心站。

2 水情自動系統工作體制和主要功能

2.1 工作體制

遙測站系統主要采用自報式工作體制，這種體制的無線電信號采用單向傳輸方式，即信號由遙測站的遙測控制器控制，從遙測站向中心站傳送。自報式工作體制具有實時性強、功耗低、經濟實用等特點，目前國內水情測報系統中應用得最為廣泛。

2.2 水情自動測報系統主要功能

2.2.1 測站功能

①遙測雨量站建設采用測、報、控一體化的結構，按無人看守、無交流電源的野外環境設計。采用17Ah蓄電池和20W太陽能光板浮充，其充放電過程由遙測終端實施（RTU）智能控制，可在無日照的情況下連續工作，完全滿足野外工作環境，平時處在低功耗的休眠狀態，當遙測站發生降雨時，即自動喚醒控制器，并將雨量信息按設置的格式進行編碼，由測站RTU將編碼信息發往中繼站，最后通過中繼站將信息發至中心站。

②遙測水位、水文站選用浮子式水位計，實時監測庫水位，根據上、下游水位升降變化，自動記錄實時水位信息并按設置的格式編碼，并通過GSM將數據直接發至中心站。

2.2.2 中心站功能及應用系統

①中心站是水情自動測報系統信息接收、處理的中樞，它的功能是集中遙測系統內各遙測站的數據，進行計算整理，及時作出洪水預報，并可控制閘門啟閉，進行水利調度、信息發布等。整個中心站由通信設備、服務器、工作站、網絡設備及電源等五個部分組成。實現了實時接收遙測站信息，并寫入本機數據庫，經過擴充后寫入局域網服務器內工作站，從而使中心站網絡中所有計算機都可以共享數據。

②應用系統軟件功能和組成：水電站水情自動測報系統具有雨、水情實時采集、傳輸、資料入庫、水情預報、水務管理、監控告警、水情信息發布等功能。中心站應用軟件為全中文界面的應用程序，包含數據接收處理軟件、水調平臺軟件、水務計算軟件、洪水預報軟件、報表系統軟件、水情信息網站、短信發布平臺等功能.

3 影響電站水情預報的因素

3.1 上游電站調度的影響

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

3.2 降雨因素的影響

國內大多河流的徑流主要由降雨形成，降雨強度、降雨時長以及降雨在流域內的空間分布、流域前期降水等都是直接影響水庫調度的重要因素。每一場大的降水過程發生后，都會在降雨所屬流域電站壩址斷面出現一場洪水過程，如果壩址洪水現峰時流域內仍有較大降雨持續，則有可能繼續產生復峰甚至洪峰疊加出現更大洪峰的可能；此外，即使在同時間內、同流域面積上降有同樣多的雨量，產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關系較大）等因素有關；再者，如果流域為梯級開發，則降雨所屬流域電站下游各級電站壩址均有可能出現相應的洪水過程，具體與下游各個梯級的調節能力有關，倘若下游各梯級電站中有足夠的庫容能夠容納本次降水和可能的后續降水產生的徑流，則經多個梯級調節后，下游其它梯級電站則有可能不再受本次降水過程影響。

3.3 沒有科學的調度方式的影響

某些集水面積較小、裝機也較小的電站為節約成本或其它原因沒有建立水情自動測報系統，無法收集流域上游水雨情信息，只能依靠與上游電站的溝通（如上下游形成梯級電站）或以往工作經驗來調度，這種調度方式難免有不科學的時候，發布的調度指令也會不盡合理，從而不能科學調度使水資源得到充分的利用。只有通過建立專門的水情自動測報系統收集流域水雨情信息并在其基礎上結合上游電站調度計劃、氣象信息及本電站相關調度經驗等，才能從根本上形成科學的調度系統，使流域水資源得到充分利用，使電站效益最大化。

4 結語

隨著現代科學技術的發展，水情自動測報系統技術日趨成熟，水情測報系統走向信息化、自動化的道路，其在各行各業中應用越來越廣泛，尤其在水利工程管理中，水情測報工作是極其重要的。水情自動測報系統水電站實際應用中，為工程施工防汛、蓄水通航、水庫調度提供了科學的依據，所以水情自動測報系統在水電站的應用意義重大。

[1]曾祥東.水情水調自動化遙測系統在水電站中中的應用[J].科技傳播，2012，24（03）.

[2]鐘慧娟.水電站中水情水調自動化遙測系統的應用[J].江西建材，2014，20（17）.