自編水情計算軟件實現電站發電與防汛自動化

黃位烘

(清流優恩電力有限責任公司，福建 清流 365300)

1 電站水情簡介

電站自投產以來水文資料完全采用人工計算，需查找3-4個數據表后再經計算，才能算出水庫入庫及出庫流量等所需的水文數據，計算結果準確率低，速度慢，運行人員為此花費不少時間[1]。特別是每年的主汛期，因庫容小，水庫入庫流量變化大(電站為日調節)，有時甚至10分鐘就要計算一次，造成運行中水文把控不準，水庫預先安排騰庫不及時或蓄水太慢等影響水源的合理利用，電量無意中損失甚至危及上下流農田及村莊[2]。每年的主汛期，運行人員需安排一人專職計算水文情況，以并及時采取應對措施，確保電站的水情調度合理安全。

2 制作軟件的初期目的

針對電站存在的問題，能否利用現有的中控后臺軟件，自編一套程序，能代替運行人員重復繁瑣的查表計算工作？

工作中正好學到一些編程(VB)知識，并與中控后臺軟件廠家編程人員聯系，自編一套軟件。經軟件多次調試并投入試運行，許多功能不很理想，只能實現自動采集數據，查表計算得出電站實時水文數據，形成報表并保存在電腦數據庫中隨時備查，也可打印輸出到表，從而減輕了運行人員用人工查表計算填寫的工作。

3 軟件編程的思路與步驟

3.1 電站必須有自己的三個水情數據表，并與數據庫總表鏈接

3.1.1 數據庫鏈接總表

數據庫鏈接總表如圖1所示。

圖1 數據庫鏈接總表

3.1.2 水庫庫容表

水庫庫容表如圖2所示。

圖2 水庫庫容表

3.1.3 機組耗水表

機組耗水表見圖3。

圖3 機組耗水表

3.1.4 閘門開度排水表

閘門開度排水表見圖4。

圖4 閘門開度排水表

3.2 數據的采集與處理

計算電站水情還需要有水庫上游水位、電站尾水水位、機組的有功負荷(關公凹發電廠兩臺機組)及排水閘門開度(三扇閘門)，合計7塊表的數據，電站現用的配套表計廠家及型號如下：

1)水位測控儀：：TDS-34A67(0-30m)，rs485,6位數顯，要求精確到小數點第2位，即厘米級(三明市無線電八廠生產)。

2)壓阻式壓力(液位)變送器： TDSB-416，(0-30m)(三明市無線電八廠生產)。

3)閘門開度顯示儀：FSX210B-12B0Y1/F。

4)機組有功負荷表(由機組測控單元箱提供)。

5)設備連接圖如圖5所示。

圖5 設備連接圖

數據實時顯示在表中(見圖6)，正常情況下間隔每一小時采集一次，因特殊情況，表計還可根據需要半小時或20分鐘，甚至10分鐘采集一次，還可以用手工輸入數據。

圖6 數據實時顯示

3.3 數據定義與查表

數據的采集后必須進行定義，使計算機能認識到數據與數據庫的現有數據條件一致，才能輸出正確數據，以免錯誤或報數據不正確，計算機無法解決出現計算錯誤，所以此步至關重要，關系到下一步及整個軟件的核心問題。

1)首先考慮數據取整，對水庫上、下游水位需精確到小數點兩位(即厘米)，機組的凈水頭由上、下游水位之差而得，機組的有功負荷精確到100kW，閘門的開度精確到小數點一位(即分米)。

2)根據整理后的數據按數據庫中已知的條件，可查出以下3個數據：①根據上游水位對應查表出現有的水庫庫容方數，m3；②根據凈水頭與機組的有功負荷兩個數據對應查表出各機組的耗水，m3/s；③根據閘門開度與凈水頭兩個數據對應查表出各閘門的排水，m3/s。

3.4 數據分析計算

將表計數據與查表得出的數據進行計算是軟件開發的關鍵工作，根據原始數據及查表得出的各數據作為計算的依據，整個計算過程如下：

1)第一次保存的原始數據不進行任何計算，也就是軟件第一次運行采集第一套數據僅保存為下一次數據為基礎對比，此數據有表計數據顯示的7個表的數據和查表得到的3個數據。

2)第二次表計數據與查表得到的三個數據就必須進行對比了，首先計算水庫這個小時與上一個小時的庫容差，即動態的數據，也是實時變動數據的基礎。

3)庫容差有可能是正也可能是負，其值除以時間間隔值，s，就得出庫容偏差值，m3/s。

4)出庫流量=機組總耗水+閘門總排水。

5)入庫流量=機組總耗水+閘門總排水+庫容差(±)。

3.5 數據保存到數據庫

每進行一次數據的采集、查表到計算由軟件編程實現，一步到位，并將需要的數據保存到數據庫中，數據庫的數據與表格相聯實時顯示，以供運行人員了解電站的入出庫流量，更好的調整機組的負荷，做到高水頭，高效率運行，真實現本軟件的功用，見表7。

圖7 數據保存到數據庫

4 軟件的進一步深化設計

1)根據電站上游的來水情況，對機組實現自動升降有功負荷

軟件能自動分析電站上游的來水情況，并預定一個合理高水位，根據前一時點與后一個時點的數據對比，發出一個增或減命令給當前機組狀態進行升降有功負荷。來水變化不大，判斷維持原狀，時點與時點相聯形成曲線，負荷設定上下限，機組負荷遇上下限時語音報警或發短信通知值守人員，真正實現水電站無人值班少人值守，多發少損，高效運行。

2)根據電站上游的來水情況，實現水情預警并對排水閘門實現自動開閉操作

軟件經進一步深化設計實現水情預警功能，電站水庫運行數據達到各臨界點時進行報警，如水位超高或偏低報警、來量在一個預定的時點內忽增過量發出報警，排洪過量報警等等。

在設備完成可靠下，確定上游雨情，根據電站上游的來水情況經水情預警后，結合電站的防汛議案要求，實現對排水閘門自動開啟操作。軟件同時能自動分析此時應該開啟多少開度，并即時發出開閘命令，維持上游水庫水位，保證在合理的水位段運行，來水遞減后預留緩沖空間，軟件又自動分析此時應該關閉多少開度，并發出關閘命令。

5 軟件運行平臺

1)軟件在WINDOWS XP系統中開發編寫。

2)以湖南長沙華自后臺軟件MTC5.0中并列運行。

6 結 語

軟件編程經試運行后穩定可靠，對表計的提供的原始數據要求較高。一旦提供數據不精確，計算結果將無法滿足運行中的需。解決的方法：數據出錯可實現報警提示，也可進行人工輸入數據。

軟件的投入從根本解決了運行人員最原始的手工計算，減輕了繁瑣的工作。在設備完全可靠下能實現機組自動升降有功負荷，為電站帶來長遠的效益。軟件進一步的深化開發，還可以實現水情預警及排水閘門自動開閉操作，真正達到水電站無人值班少人值守，遠程操控。