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水情水调自动化系统的研究开发 |
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| 水情水调自动化系统的研究开发 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:29:52  |
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1 概述
天生桥一、二级总装机容量为2520MW，为红水河梯级开发的"龙头电站"，担负着"西电东送"的重任，为50139平方公里，流域内年内与年际降雨分布极不均匀，汛期为每年5月20日至11月11日，雨季中降雨量主要集中在6-8月，约占全年降雨量的60%，暴雨主要发生在6-9月，暴雨分布呈多中心，多位于中下游。近坝区的马别河流域与黄泥河流域为南盘江流域的两个暴雨中心，形成的洪水峰高量大，且汇流历时短，对电站的防洪构成了严重威胁，水情自动测报系统的建成，对提高一、二级电的防洪安全、水库联合调度起到了积极的重要作用。
2 水情自动测报系统的建设
2.1 系统建设、组成及通信方式简介
天生桥水情自动测报系统由南京自动化研究院承建，并分两期兴建。其中一期工程位于三江口水文站--天生桥区间，采用超短波方式进行组网，控制流域面积为5869km2，于95年兴建，于96年6月投入试运行；二期工程位于三江口----小龙潭区间，采用卫星方式进行组网，控制流域面积21000km2，于98年2月兴建，于同年9月投入试运行。系统由2个中心站，4个分中心站，3个水位站，8个水位雨量站，26个雨量站组成 。 系统通信方式为国际移动卫星组织提供Inmarsat-C卫星组网方式、超短波组网及VSAT组网方式进行混合组网，工作体制为自报式。系统网络图见图1。
2.2 中心站
天生桥一级电厂水情中心站计算机系统采用Client/Server（客户机/服务器）结构，网络采用ETHERNET（以太网）网，网络互连采用工业标准TCP/IP协议。中心站局域网经路由器和微波专线与一级厂房机组负荷监控信息相连。通过vsat卫星通信方式与鲁布革水情自动测报系统相连，以接收鲁布革水情自动测报系统的实时水情信息，天二厂水情中心站局域网经路由器和微波专线与二级厂房分中心站、南电公司、坝索分中心相连，并经双网卡路由与天生桥总厂Intranet（MIS）系统相连。通过微波及vsat卫星通信等两种互为备用的通信方式与鲁布革水情自动测报系统相连。
2.3 系统主要功能
2.3.1 水情测报应用功能
(1)数据传输和管理功能
实时接收全系统VHF、Inmarsat-C测站的增量自报或定时自报信息以及VSAT系统实时传输的鲁布革的水情信息；定时（定时段设置）召测Inmarsat-C测站；数据的安全管理；人工采集数据的录入界面。
(2)系统管理功能
具有良好的人机界面、便于系统的管理和操作；进行测站设置、建立监控和超警参数设置；动态设置召测参数，定时召测、查询系统的Inmarsat-C测站。
(3)查询、统计和输出功能
本地和远程查询；灵活生成和输出各类统计报表；水文信息的图形显示和输出。
2.3.2 洪水预报和水库调度
天生桥一级电站实时洪水预报模型由河海大学朱华教授研制，于1998年投入使用，模型采用D模型原理。本模型投运以来，可全天自动定时预报，不需要人工干预；软件功能：定时预报、补做预报、修正预报、估作预报、预报曲线查看。
2.3.3 网络主要功能
(1) 满足客户机/服务器计算模式; （2）支持颁式数据建设; （3）文件传输；（4）远程查询和远程诊断功能；（5）文件和打印的共享；（6）具有扩充和升级能力；（7）提供与一级水电站计算机监控系统数据通信接口；（7）与电厂Intranet 系统相联接；支持过程调用的颁式应用程序；与其它电站的水情自动测报系统相连。
2.3.4 与电厂计算机监控系统进行数据交换。
2.3.5 向南电公司、天一公司进行数据的发送。
2.3.6 应用开发功能
（1）用户编辑图形；（2）用户二次开发。
2.4 运行维护管理
系统运行维护管理按"谁投资、谁受益、谁管理"的原则，天生桥水情自动测报系统一期工程三江口以下由天生桥二级电厂负责，二期工程三江口以上由天生桥一级水力发电厂负责，系统共配备维护人员2名助理工程师，13名水库调度人员。系统建成初期，水调班人员参加了设备安装调试与计算机软件编制工作；系统建成后，先后派人到南京自动化研究院南瑞水情公司天生桥水情自动测报系统的运行维护学习。设备验收后，编制了《天生桥水情自动测报系统运行维护规程》，明确了水情中心值班应注意的事项、设备巡检维护时间及内容与抢修规定等，该系统运行以来，1999年至2001年平均畅通率为95.22%，平均可用度为96.36%，均符合SD159-85《水文自动测报系统规范》要求。
3 系统的应用效益
3.1 防洪
天生桥一级电站水库为多年调节水库，电站总装机容量为1200MW，水库总库容为102.6亿m3，防洪高水位773.1m，防洪库容为29.96亿m3，正常高水位为780m。电站大坝渡汛标准为1000年一遇洪水设计，可能最大洪水校核，相应设计洪水流量为20900 m3/s，设计洪水位为782.87m，相应校核流量为28500 m3/s，校核水位为789.86m，汛期采用右岸760m高程的溢洪道泄洪，放空洞不参加电站渡汛。天生桥二级电站水库为不完全日调节水库，总库容为1.1569亿m3，电站大坝渡汛标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，校核洪水位为656.20设计洪水位为649.93，下游无防洪要求。由于一、二级电站相距7公里，且区间没有入流，一级的出库可直接作为二级入库。天生桥一、二级电站是以发电为单一开发目标，汛期以确保大坝安全为主，发电服从防洪。天生桥一级水电站的水库调度是以设计文件为原则，同时在不危及一级电站安全运行的前提下，确保不因一级水库调度影响到二级电站的安全运行。 水库水位控制:主汛期5月20日～9月10日电站水库水位控制在防洪限制水位773.1m（龙滩投运后控制在776.4m高程）运行，多余来水由溢洪道闸门进行下泄；后汛期9月10日以后水库水位可蓄至正常高水位780m运行，多余来水由溢洪道闸门进行下泄，以保证电站安全防洪和正常蓄水。天生桥水电站自98年9月全部投运以来，共作洪水预报13次，预报精度都大于85%，1999年-2001年洪水预报精度评定见表1。汛期利用南瑞水情公司编制的实时洪水预报方案的预报成果、调度图、调洪演算成果实施一、二级水库联合调度方案，保证了一、二级水库的安全经济运行。2001年6月24日至7月5日，由于受高空低槽和台风的影响，致使南盘江流域普降大到暴雨，暴雨中心主要集中在黄泥河及马别河流域，暴雨中心站为黄泥河流域的鲁尾水站，最大日降雨量为117mm（24日），南盘江天生桥电站于6月30日14：00时出现本场洪水的第一个洪峰，洪峰流量为4000m3/s；7月2～5日南盘江流域发生第二次强降雨过程，降雨主要集中在马别河流域和黄泥河流域，暴雨中心位于黄泥河流域的乌沙站，最大日降雨为96mm，发生时间为7月3日，累计降雨量为148 mm ，致使4日14：00时南盘江天生桥电站出现本场洪水的第二个洪峰，洪峰流量为5170 m3/s。至6月30日14：00时一级库位达772.66，根据主汛库水位及泄洪的控制要求，6月30日一级首次开闸泄洪，由于本次洪水根据水情自动测报系统实时遥测信息，及时调整了一、二级水库调度方案，使一级起挑流量大于1600m3/s，减弱对溢洪道挑流鼻砍右侧护坦的冲刷 ，避免了二级库水位的陡涨陡落，保证了一、二级电站发电渡汛的安全。
3.2 兴利
天生桥一级电站为不完全多年调节水库，正常蓄水位为780m，死水位为731m，有效库容57.962亿m3，死库容25.99亿m3，库容系数0.288，系一具有多年调节性能的龙头水库。泥沙对水库运行方式没有特殊的约束作用，本电站的主要任务是发电。经分析论证，在不影响水库蓄水的前提下，采用多年重复利用方式，龙滩投入前，主汛期的防汛限制水位为773.1m，重复利用库容为11.34亿m3；龙滩投入后，主汛期的防洪限制水位776.4m，重复利用库容为6.03亿m3。天生桥一级水库为红水河梯级的龙头水库，对下游天生桥二级、岩滩、大化等水电站具有较大的补偿效益，为充分发挥龙头水库的补偿效益，天生桥一级发电径流调度应采用水电站群保证出力最大为目标函数的运行方式。因此搞好一级水库的蓄水，对发挥梯级电站的整体效益具有非常重要的作用。在水情自动测报系统建成后，由于水情信息传递迅速及时，洪水预见期比过去有所增长，在汛期5月20日之前，若后期来水较大，可采取集中加大出力方式的方式将库水位消落至731m运行。采取分阶段蓄水的原则实施水库蓄水计划，并将9月10日前水位控制在773.1m高程改为8月底蓄至780m高程附近。2000年是天生桥一级电站水库首次蓄水的关键年，加之电站处于边施工、边蓄水的阶段，水库蓄水与防洪的风险性大，为确保2000年一级水库蓄至780高程，根据云南省气象台中长期天气预报和水情自动测报系统的遥测水情信息，汛期洪水结束较早，发生时间为10月7日，年最大洪水为3320 m3/s，全年的各月来水情况接近平水年趋势。若要确保一级水库汛末蓄至780高程，只有提前至主汛期8月实施水库蓄水。经公司正确决策：采取分阶段蓄水的原则实施水库蓄水计划，并将9月10日前水位控制在773.1m高程改为8月底蓄至780m高程附近。按照此调度原则：8月底一级库水位蓄至776.93m高程，10月17日蓄至780高程，满足了水库防洪、蓄水和发电的要求。经计算：由于2000年加强了水库蓄水的计划性,比按设计调度原则多蓄水量达2.199亿m3，折合电量约5000万度，取得了较好的经济。2001年，于8月21日开始实施水库蓄水，于9月30日蓄到780m，为该年超发电量奠定了基础。从表2统计结果看，系统建成后，2001、2002年共增发电量 1.0505亿kw.h，为公司带来良好的经济效益。
4 结束语
（1）天生桥水情自动测报系统在梯级电站防洪及发电优化调度中发挥了重要的作用，取得了较好的社会效益和经济效益。
（2）为进一步完善系统预报及调度功能，应对厂房与中收心站的负荷传输进行改造，以避免负荷间断。
（3）建立卫星云图系统，以延长入库洪水的预见期，增加预报的准确度。
（4）系统站点较多，应配备专用的交通工具，便于及时消除设备故障，保障系统通信的畅通。
（5）改善测报站点设备的管理措施，防止设备被盗；改进不合理的站点，使遥测水文数据更加准确。
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