河北豐寧抽水蓄能電站水情自動測報系統越冬實踐

摘要：河北豐寧抽水蓄能電站水情自動測報系統所在區域冬季溫度極低，為了保障電站正常、安全運行，對水情自動系統在冬季寒冷條件下運行情況進行了測試，觀察、統計了極寒條件下系統各遙測站的電壓以及通暢率，分析測試期間上、下水庫的逐日最低氣溫過程、遙測站電壓過程以及氣溫對遙測站電壓的影響。結果表明：豐寧水情測報系統能夠適應該地區冬季的嚴寒條件，測試期間水情數據報送及時、準確，遙測站平均通暢率達到98.8%，能夠為豐寧抽水蓄能電站平穩運行提供水情信息保障。

關鍵詞：灤河；河北豐寧抽水蓄能電站；水情測報系統；越冬測試

中圖分類號：TV124文獻標識碼：B文章編號：

OverwinteringPracticeoftheAutomaticWaterSituationMonitoringandReportingSystemoftheFengningPumpedStoragePowerStationinHebei

JIAJin1JIATao1WANSiwang2

1.HebeiFengningPumpedStorageCo.，Ltd.，Chengde，HebeiProvince，068350China;2.PowerChinaBeijingEngineeringCorporationLimited，Beijing，100024China

Abstract：TheareawheretheautomaticwatersituationmonitoringandreportingsystemoftheFengningPumpedStoragePowerStationinHebeiislocatedhasverylowtemperatureinwinter.Inordertoensurethenormalandsafeoperationofthepowerstation，thispaperteststheoperationoftheautomaticwatersituationsystemundercoldconditionsinwinter，observesandcountsthevoltageandpatencyrateofitseachtelemetrystationunderextremelycoldconditions，andanalyzesthedailyminimumtemperatureprocessoftheupperstorage?;reservoirandthelowerstoragereservoir，thevoltageprocessoftelemetrystationsandtheinfluenceoftemperatureonthevoltageoftelemetrystationsduringthetestperiod.TheresultsshowthatthewatersituationmonitoringandreportingsysteminFengningcanadapttoitscoldconditionsinwinter，watersituationdataistimelyandaccuratelyreportedduringthetestperiod，andthattheaveragepatencyrateoftelemetrystationsreaches98.8%，whichcanprovidewatersituationinformationguaranteesforthesmoothoperationoftheFengningPumpedStoragePowerStation.

KeyWords：LuanheRiver;FengningPumpedStoragePowerStationinHebei;Watersituationmonitoringandreportingsystem;Overwinteringtest

河北豐寧抽水蓄能電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內，南距北京市180km，東南距承德市170km。電站總裝機容量3600MW，是目前世界上已建成裝機容量最大的抽水蓄能電站。為保障電站安全、穩定地運行，需要實時監測流域內水文情況，因此建立了河北豐寧抽水蓄能電站水情自動測報系統（以下簡稱豐寧水情測報系統）。系統所在地區冬季溫度極低，為測試系統遙測站的抗寒能力，確保系統可以在極寒條件下正常工作，本文對系統進行越冬測試，分析系統在冬季的運行情況。

1概況

豐寧水情測報系統的覆蓋范圍為灤河流域西山灣水庫—河北豐寧抽水蓄能電站壩址區間，橫跨內蒙古自治區多倫縣及河北省豐寧滿族自治縣，覆蓋面積1802km2。

豐寧水情測報系統由中心站和遙測站組成，中心站設在豐寧電站業主營地，共設有13個遙測站，各遙測站相關信息見表1。

豐寧水情測報系統是利用現代傳感器技術、通信技術、自動控制技術、計算機技術和各類水資源變化預報模型，自動采集水庫、流域或指定區域內實時水情、雨情、氣象等信息，為水資源合理利用提供水文預報以及防汛決策指揮所需的各類信息服務的綜合自動化系統[1-2]。

遙測站主要由法拉第筒、遙測終端機、GPRS通信模塊、北斗衛星天線、蓄電池、太陽能板、雨量筒、水位計等組成。遙測站可以實現雨量、水位等要素的實時監測、實時傳輸、固態存儲，可以根據需求自定義測報時間間隔[3-4]。

2研究方法

為了達到寒冷地區水情測報系統全年運行、無人值守、減少維護的目的，遙測站設備采取了防潮、防凍、節能等技術措施。遙測設備固定在法拉第筒內，法拉第筒部分埋入地下，可以起到防潮、抗寒和防雷擊等保護效果。本系統采用的ACS500數據采集器具有寬工作溫度范圍、極低的靜態功耗等性能，能夠保證遙測站在寒冷條件下正常工作。為保證遙測站續航能力，供電系統平時處于掉電狀態，需要測報的時候提前上電預熱，預熱時間可以根據傳感器的需要具體設置，測報完成后恢復掉電狀態，這樣可以保證冬季或連續陰雨天蓄電池電量充足、電壓穩定[5]。

豐寧水情測報系統于2021年5月進行升級改造，6月份除彩虹橋外的12個遙測站和中心站逐步安裝調試完畢，經過兩個月試運行，系統處于穩定狀態。西山灣水庫—豐寧電站區間流域冬季溫度較低，對遙測站設備抗寒能力要求很高，系統所有遙測站均參加本次越冬測試，測試時間為2021年10月1日至2022年4月30日。越冬測試主要方式為觀測冬季遙測站電池電壓、數據傳輸通暢率等，分析系統冬季的運行情況，檢測設備的工作狀態，針對出現的問題，提出相應的改進意見。

3結果分析

系統測試期間，實時監測各遙測站設備狀態。遙測站設備冬季運行狀態良好，巡檢過程中未發現設備凍損現象，遙測站數據傳輸正常。

豐寧電站上、下水庫氣象站逐日最低氣溫過程線如圖1所示。從圖1中可以看出，測試期間內豐寧電站上水庫最低氣溫達到-28.7℃（2021年12月25日），下水庫最低氣溫達到-27.4℃（2022年2月15日）。測試期間上水庫日最低氣溫平均值為-10.0℃，下水庫日最低氣溫平均值為-8.7℃。圖2為豐寧水情測報系統各遙測站測試期間日最低電壓過程線，從圖2中可以看出，各遙測站最低電壓均大于12V，滿足設備正常運行的電壓要求。測試期間多數遙測站電壓穩定，西山灣壩下水文站2021年12月至2022年2月時段內電壓存在波動情況，分析其原因，可能是因為西山灣壩下水文站地勢相對更高，緯度相對更大，因此，其氣溫更低，在冬季極寒條件下電壓存在波動情況，但電壓主要為向上波動，對遙測站正常工作沒有影響。下階段巡檢過程將對西山灣壩下水文站進行進一步保溫措施，考慮將目前的鉛酸蓄電池改換為具有更好抗凍能力的膠體蓄電池，觀察下個冬季其電壓情況。圖3為下水庫水位雨量站日最低氣溫和日最低電壓對比過程，從圖中可以看出，電壓受氣溫影響較大，隨氣溫變化起伏；電壓值氣溫較低時，蓄電池放電不充分，電壓值較低，隨著氣溫回升，電壓相應變大。電壓過程線中明顯的凹凸點都有與之對應的氣溫過程，規律性較強。

豐寧水情測報系統遙測站越冬測試期間暢通率測試成果見表2。

通過以上統計，本系統平均暢通率為98.8%，達到NB/T35003-2013《水電工程水情自動測報系統技術規范》要求。

4問題與建議

（1）在冬季寒冷條件下，遙測站部分裸露在外的電纜較為脆弱，容易發生折斷，建議增加保溫措施或者更換低溫耐折電纜。

（2）豐寧地區冬季寒冷且漫長，水情測報系統在寒冷條件下長期運行負擔很重。由于上水庫水位雨量站、下水庫水位雨量站、攔沙庫水位站遙測設備沒有埋深于地下，蓄電池防凍工作至關重要，建議增加防凍措施或者更換為膠體電池。

（3）對類似西山灣壩下水文站電壓波動較大等存在一定問題的遙測站進行更加全面、更加深入的維護，防微杜漸，確保水情測報系統長期穩定運行。

5結語

豐寧水情測報系統經過本次越冬測試證明：系統在冬季寒冷條件下運行穩定，遙測站與中心站通信暢通，水情數據接收正常，遠程命令可以快速、準確發送，系統能夠為豐寧抽水蓄能電站提供長期可靠的水情信息。本次越冬測試為豐寧電站安全穩定運行提供了有力保障，為寒冷地區水情自動測報系統建設提供了實踐經驗。

參考文獻

[1]國家能源局.水電工程水情自動測報系統技術規范：NB/T35003-2013[M].中國電力出版社，2013.

[2]王占林.關于水情自動測報系統接收方式的思考[J].水利規劃與設計，2016（5）：32-33，103.

[3]陳建平，崔偉，吳曉東，張雪.嫩右支流水情自動測報系統的改進及應用[J].東北水利水電，2017，35（8）：69-70.

[4]吳曉楷.安陽河口水情自動測報站技術方案設計[J].海河水利，2016（5）：44-46+54.

[5]劉宇，胡寶軍，于爽.寒區水庫水情自動測報系統的推廣應用[J].東北水利水電，2014，32（12）：59-61.