電站群大壩運行安全監管指標研究與應用

李嘯嘯，馮永祥，李小偉

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川成都610056)

0 引 言

近年來，隨著國家電力體制改革地不斷深化，在我國電力行業形成了流域化梯級水電站群大壩安全集中管理和跨流域電站群大壩安全集中管理的新模式[1-5]。與此同時，國家對大壩運行安全管理的要求也越來越高。2015年，國家發展和改革委員會頒布了《水電站大壩運行安全監督管理規定》，要求“電力企業應當加強大壩安全監測與信息化建設工作，及時整理分析監測成果，監控大壩運行安全狀態，并且按照要求向大壩中心報送大壩運行安全信息。對壩高100 m以上的大壩、庫容1億m3以上的大壩和病險壩，電力企業應當建立大壩安全在線監控系統，并且接受大壩中心的監督”。電力企業作為大壩運行安全的責任主體，如何建立工作流程清晰、職責劃分明確的大壩運行安全管理體系，實現企業內部有效監管，是電力企業就大壩安全集中管理亟待解決的問題。

目前，大壩運行安全管理主要通過安全監測、安全檢查和資料分析等技術手段，安全注冊登記與評級等管理手段相結合的方式掌握大壩的運行性態。通過日常維護和補強加固，消除大壩運行中出現的問題和缺陷，保障大壩運行安全。

大壩安全監測和日常巡查是大壩運行安全管理的基礎工作，通過數據采集、現場日常巡查，充分發揮了大壩安全管理的“耳目”作用。這些基礎工作多是由水電站現場運行單位負責。各電力企業因內

部管理體系劃分不同，由電廠或專業集中管理單位(部門)承擔，但不論何種方式，工作的開展質量都可通過監測數據質量、數量，巡檢工作的完成情況量化體現。

雅礱江流域水電開發有限公司(以下簡稱“雅礱江公司”)是實現流域化梯級水電站群大壩安全集中管理的企業之一，在大壩安全管理方面，實行流域集中管理和現場管理相結合的分級管理模式。公司下設的大壩中心是公司流域化大壩運行安全管理歸口單位，各電廠是電站現場大壩運行單位[2，4]。公司于2013年建設了雅礱江流域大壩安全信息管理系統(以下簡稱“流域大壩系統”)，主要對公司各投運水電站安全監測、巡檢維護以及定檢注冊等大壩安全信息進行管理，并為施工期大壩安全監測項目管理提供信息化手段。目前已接入二灘、桐子林、官地、兩河口、錦屏一級、錦屏二級、楊房溝共7座水電站的大壩運行安全信息。為規范流域電站群各大壩安全管理工作，雅礱江公司依托流域大壩系統平臺，從現場監測自動化系統運行維護、監測數據采集與審核、水工巡檢工作開展等日常大壩運行安全管理工作入手，建立了大壩運行安全監管指標體系。該體系由監測自動化系統運行率、平均無故障工作時間、自動化監測數據完整率、人工觀測項目數據完整率、巡視檢查完成率、監測數據檢查率、巡檢成果審核率共7項指標組成，通過月度統計與發布，對各電廠進行對比考核，有效促進了日常大壩運行安全管理工作的提升。

1 大壩安全監管指標體系

1.1 監測系統運行維護監管指標

大壩安全監測儀器設備投運后，水電站運行管理單位要做好日常維護和更新改造工作，保證監測系統可靠運行。監測系統運行維護不到位，會導致監測數據采集異常或缺失。現行規范DL/T5272—2012《大壩安全監測自動化系統實用化要求及驗收規程》提出，平均無故障工作時間MTBF指標對大壩安全監測自動化系統運行情況進行定量考核，規定年平均無故障時間不低于6 300 h，直觀體現了大壩安全監測自動化系統運行情況。另外，為便于統計分析，避免由于不同自然月總時長的差異化影響，結合平均無故障工作時間計算思路，設置監測自動化系統運行率指標。

(1)平均無故障工作時間MTBF。計算公式為

式中，ti為考核期內，第i個測點正常工作時數；ri為考核期內，第i個測點出現的故障次數，無故障發生時取值為1；n為大壩安全監測自動化系統內的測點數。

(2)監測自動化系統運行率。監測自動化系統運行率指統計時段內，各自動化測點無故障運行天數之和與各測點總運行天數的比值(以“%”計)。自動化測點當天采集到一個“有效數據”，即認為該測點當天運行正常，“有效數據”指人工審核通過的數據。計算公式[3]

式中，RAO為監測自動化系統運行率；Ti為統計時段內，自動化監測系統第i個測點無故障運行天數；d為統計時段內總天數；n為自動化監測系統測點總數。

1.2 監測工作質量監管指標

監測數據采集是大壩安全監測重點工作之一。監測數據的完整性為后續資料整編分析，合理準確評價建筑物結構的安全性具有重要意義。根據監測數據采集方式的不同，可分為自動化監測數據和人工觀測項目數據兩類，對應設置自動化監測數據完整率和人工觀測項目數據完整率2個指標。

(1)自動化監測數據完整率。自動化監測數據完整率指接入自動化監測系統的測點在統計時段內入庫數據總量與理論應采集數據總量的比值(以“%”計)。指標統計時，自動化觀測頻次均按照1次/d進行，當天某測點大于1次的均按照1次/d統計，當天多余的數據，不會參與指標統計。計算公式[3]

式中，RAD為自動化監測數據完整率；Si為統計時段內，自動化監測系統第i個測點累計采集的數據量；d為統計時段內總天數；n為自動化監測系統測點總數。

(2)人工觀測項目數據完整率。人工觀測項目數據完整率指由專業技術人員現場進行觀測的測點在統計時段內入庫數據總量與理論應采集數據總量的比值(以“%”計)。在指定觀測頻率內，多觀測的數據，不參與指標統計。計算公式[2]

式中，RMD為人工觀測項目數據完整率；Hi為統計時段內，第i個人工觀測測點采集的數據量；d為統計時段內天數；mi為第i個人工觀測測點對應統計時段內的觀測頻次；n為人工觀測測點總數。

值得說明的是，DL/T5272—2012《大壩安全監測自動化系統實用化要求及驗收規程》中數據缺失率FR的計算側重于對自動化系統運行情況的考核，考慮了數據的有效性(即數據質量)，此處2個指標僅考慮數據數量，兩者側重點不同。本指標體系中對于自動化系統運行情況的考核已在自動化系統運行率中體現。

1.3 巡視檢查監管指標

水電站運行管理單位必須定期開展安全檢查工作，檢查大壩及其附屬設施的運行安全。大壩安全檢查主要包括日常巡查、年度詳查、定期檢查和特種檢查4種。日常巡查和年度詳查是水電站運行管理單位主體開展的定期檢查，為定期統計分析奠定基礎。在流域大壩系統中，日常巡查和年度詳查均以巡查路線劃分，兩者的差異主要體現在路線和周期上，因此，考慮對定期開展的檢查工作進行考核，設置巡視檢查完成率監管指標。

巡視檢查完成率指統計時段內各條巡檢路線實際有效巡檢次數之和與各巡檢路線規定次數之和的比值(以“%”計)。計算公式[3]

式中，RPC為巡視檢查完成率；Ji為統計時段內，第i條巡檢路線實際有效巡檢次數；Di為統計時段內，第i條巡檢路線規定巡檢次數；n為巡檢路線總數量。

表1 2017年5月監管指標統計

說明：“—”表示暫未接入流域大壩系統進行自動化統計，下同。

1.4 時效性監管指標

監測數據采集后，需要及時進行人工審核確認，對于審核不通過的，需立即復測。對人工觀測項目而言，由于技術人員參與了數據測讀過程，對明顯異常的數據，可立即復測；自動化監測數據從儀器傳感器端采集到入庫時間很短，相對來說更加需要專業技術人員及時審核。為規范監測數據和巡檢成果審核工作開展及時有效，研究制定監測數據檢查率和巡檢成果審核率2項指標。

(1)監測數據檢查率。監測數據檢查率指統計時段內監測數據入庫后規定時間內完成人工審核的記錄數量與監測數據總量的比值(以“%”計)。具體時限可根據現場監測人員數量、待審核數據總量確定，一般最長不超過1周。流域大壩系統以1周為計數時長進行統計。計算公式[3]

式中，RDI為監測數據檢查率；Yi為統計時段內，第i個測點1周內完成數據檢查的數據記錄量；Zi為統計時段內，第i個測點實際采集的數據總量；n為測點總數。

(2)巡檢成果審核率。巡檢成果審核率指巡檢完成、錄(導)入流域大壩系統后在規定時間內完成審核的巡檢路線記錄數量與各巡檢路線實際巡檢次數之和的比值(以“%”計)。流域大壩系統以1周為計數時長進行統計。計算公式[3]

式中，RPI為巡檢成果審核率；Ei為統計時段內，第i條巡檢路線巡檢后在1周內完成審核的記錄量；Ji為統計時段內，第i條巡檢路線實際巡檢總次數；n為巡視檢查路線數量。

2 監管指標應用情況

雅礱江公司大壩中心于2014年開始研究電站群大壩運行安全監管指標，并于2015年4月起開始對各電站進行統計發布。表1～表4分別為2017年5月～8月的統計結果。

分析表1～表4數據，可得出以下結論：

(1)電站群大壩運行安全監管指標統計結果，具體量化了雅礱江公司各投運電站大壩運行安全管理基礎工作開展情況。2017年5月～8月，二灘水電站、官地水電站各項指標較穩定，表明現場大壩安全監測、系統運行維護、水工巡檢工作規范有序。

表2 2017年6月監管指標統計

表3 2017年7月監管指標統計

表4 2017年8月監管指標統計

(2)錦屏一級、錦屏二級水電站現場水工巡檢工作計入統計初期(2017年7月)，受現場水工點檢系統上線時間較短，工作銜接不完善所致，與巡檢時效性相關的巡檢成果審核率RPI較低。經過指標發布，電廠進一步明確落實現場巡檢審核人職責，按照要求開展成果審核，該指標在8月恢復到正常水平(100%)。

(3)桐子林水電站監測自動化系統運行率RAO和平均無故障工作時間MTBF統計時段內，均處于最低水平，這與其投運時間較短，現場大壩安全監測自動化系統仍處于試運行階段有關。其中，平均無故障工作時間MTBF受自然月時長不同影響，數據波動較明顯，監測自動化系統運行率RAO相比更為直觀。

(4)表4大部分指標表現明顯大于表1值，表明通過定期發布指標統計結果，各電廠進行對比考核，有效促進了日常大壩運行安全管理工作的提升。

3 結 語

大壩安全監測和日常巡視檢查是大壩運行安全管理工作的基礎，是大壩運行安全管理的“耳目”，也是水電站運行單位大壩運行安全管理工作的主要內容，現場工作質量的好壞直接關系到對大壩運行性態的準確評判[6]。監測系統運行維護、監測項目頻次、監測數據審核、巡視檢查到位等都是大壩運行安全管理工作需要關注的重點。目前，電力企業水電站運行單位大壩安全監測工作有自行開展、局部外委和完全外委等多種形式[7]。雖然電力企業定時向國家能源局大壩安全監察中心報送所屬大壩監測信息，但作為大壩運行安全的責任主體，加強企業內部監管是非常必要的。

雅礱江公司結合自身大壩安全管理特點，依托大壩安全信息化建設成果，研究并建立了反應現場監測系統運行維護、監測工作質量、巡視檢查及時效性要求的水電站大壩運行安全監管指標體系。經過三年的管理應用實踐表明，監管指標體系設置合理，能夠準確反應現場實際情況，管理單位能夠及時掌握現場大壩安全監測工作開展情況，促進了運行單位大壩安全管理工作的規范化、精細化，保障了安全監測工作的時效性，進一步夯實了大壩運行安全管理工作基礎。