吳珊 謝振宇 任化準

【摘要】介紹了黑水河流域水調自動化系統(tǒng)組成及運行情況、系統(tǒng)工作原理、主要功能，分析了存在的問題。該系統(tǒng)的建立，實現流域梯水文及發(fā)電數據的計算及存儲，為流域梯級水電站發(fā)電及防洪調度提供數據支持。

【關鍵詞】黑水河；水調系統(tǒng)；服務器；水位；雨量

黑水河流域地處四川盆地西緣山地，發(fā)源于羊拱山東麓，主源奶子溝在甘石壩處與馬河壩溝匯合后始稱黑水河，系岷江上游最大的支流。黑水河流域梯級電站由上至下分別為毛爾蓋水電站、雅都水電站和柳坪水電站。其中毛爾蓋水電站裝機426MW，總庫容5.35億m3，具有年調節(jié)能力，充當流域龍頭水庫作用；雅都水電站裝機容量150MW，柳坪水電站裝機容量120MW，兩站均為日調節(jié)水庫。因地處川西高原氣候區(qū)，降水量在年內分配不均勻，主要集中于汛期5～10月，降水量占全年的80%以上，而11月至次年2月降水量僅占年總量的2～7%。因此，做好全年水調工作對梯級電站經濟運行至關重要。黑水河流域水調自動化系統(tǒng)是由北京中水科水電科技開發(fā)集團有限公司研制，于2009年6月正式投入運行。目前黑水河流域梯級三站均已投產，水調自動化系統(tǒng)是三站水情信息匯總控制中心，是水情調度重要平臺。

1、水調自動化系統(tǒng)組成與運行

隨著三站投產建設，黑水河流域建立起完善水情站網，共設有16個遙測站點，2個中心站，控制流域面積7240km2。其中，遙測站包括6個水文站，8個雨量站，2個水位站。遙測站與中心站采用GSM和北斗雙通道通訊，通過水情系統(tǒng)服務器對來自衛(wèi)星終端、GSM終端等實時遙測信息進行接收、譯碼、甄別，得到各遙測站實時數據，包括實時水位、流量、雨量等，最終以RS-232串口連接方式，在Windows server 2003平臺將所接收數據發(fā)送至水調自動化系統(tǒng)。水調自動化系統(tǒng)包括一臺服務器，兩個工作站。水調自動化系統(tǒng)服務器為主要通訊服務器，是與四川省電力調度中心通訊服務器通訊的平臺。系統(tǒng)通過數據采集獲得各個電廠的出力、電量、工況信息，各水庫及測站水位，流域內的雨量等數據，經內部程序運算，得到發(fā)電運行及水庫調度數據，發(fā)送至對側共享，同時，數據自動保存，形成長系列歷史數據庫，為今后發(fā)電及防洪調度及數據查詢提供參考。水調自動化系統(tǒng)工作站為集控水調人員提供決策支持，主要用于日常水情監(jiān)測，執(zhí)行各項操作。黑水河流域水情水調自動化系統(tǒng)網絡圖見圖1。

2、系統(tǒng)主要功能

2.1 實時數據監(jiān)測

（1）數據采集。系統(tǒng)數據采集方式包括自動采集，立即采集，任意采集。自動采集是在運行過程中自動獲取各個電廠的出力、電量、工況信息，各水庫及測站水位，流域內的雨量等數據，每隔1分鐘刷新再次采集。采集所得實時數據將實時顯示。水位采集保存方式：當水位變幅超過1cm保存測站水位數據，水位沒有發(fā)生變化時，當時間為整點時保存整點數據。雨量采集保存方式：采集雨量經過處理形成1小時雨量保存在雨量表里。立即采集是在自動采集之外手工點擊立即采集，獲取測站水位、雨量等信息。任意采集是可任意選擇一段時間，獲取期間測站的雨量、水位數據。數據采集平臺實時運行，確保測站水位、雨量、機組信息及閘門信息等數據實時入庫，以備其他功能模塊調用。

（2）綜合數據監(jiān)視。系統(tǒng)監(jiān)屏主畫面實時顯示流域上各個測站水情、雨情信息、機組信息、閘門信息等全面實時數據，如當前時間的庫水位、尾水位、水頭、今日雨量，三站出力、發(fā)電流量、泄流流量、出庫流量、入庫流量。當庫水位或入庫流量不在設定范圍內時，系統(tǒng)會自動報警。實時監(jiān)視數據窗口中所顯示的測站水位、流量數據均為數據庫中最新的數據，如果數據庫中最后一條數據與當前時間超過6小時，則認為數據不具有實時性，不顯示數據。

2.2值班管理

（1）手工錄入。當采集系統(tǒng)出現故障無法采集數據，可手工輸入數據來進行日常工作和報表計算。手工輸入信息后必須要保存數據入庫，可錄入數據信息包括：水位，機組信息，機組電量，閘門信息。

（2）靜態(tài)曲線。系統(tǒng)可輸入保存各類水庫關系曲線，期間的邏輯關系是數據計算的主要依據，包括：水位庫容曲線、水庫面積曲線、測站水位流量曲線、尾水流量關系曲線、閘門泄流曲線、水庫蒸發(fā)曲線、水頭出力限制曲線、耗水率曲線、洪峰頻率曲線等。

（3）閘門管理。對閘門數據進行統(tǒng)計，統(tǒng)計一段時間內各個閘門開關時間、運行時間，以及各個閘門的開啟次數、棄水量，以及開閘沙時間、總泄水量。

（4）值班日志。水調值班員可輸入每天每班工作情況與交代事項，可增加、修改、刪除值班數據，具有查詢和打印功能。

（5）負荷曲線管理。系統(tǒng)可生成電廠機組日負荷運行曲線，可與導入的省調下達曲線形成對比圖，也可與上下游梯級電廠日符合運行圖形成對比，在分析曲線同步性時較為直觀。

2.3水務報表

水務報表包括時段報表，日報表，旬報表，月報表，季報表，年報表。選擇所需報表和計算日期，當日所計算的全部數據會自動刷新顯示，報表所呈現數據均為該時段最具代表性數據。報表能以excel形式輸出，可打印成冊入檔。

2.4雨水情分析

系統(tǒng)可生成多種反應雨水情信息圖表，便于雨水情分析，包括測站水位過程線，雨量柱狀圖，雨量等值面圖，雨洪對應圖，運行綜合圖，對比分析圖。圖表顯示在一段時間內測站水位、雨量、出入流量及其之間的關系，可對洪水進行分析，也便于分析兩測站之間的關系。系統(tǒng)生成的水庫調度圖，顯示該電廠當前年五月到下一年4月的庫水位過程圖。

2.5洪水預報調度

（1）洪水預報。洪水預報程序采用新安江模型和坦克模型，用戶根據需要可選擇使用。進行預報時用戶可設置預報時間和時段選擇，預報時間默認為當前時間，時段有3小時和6小時兩種方式。通過輸入預報時間，再判斷未來是否有降雨，若不增加將雨，則可直接計算出各入庫站的流量過程及入庫流量過程。若要增加降雨，則需要輸入每一塊預報時間之后各時段預估的降雨量，便可計算出相應的結果。

（2）洪水調度。對于作出的洪水預報，水庫是否能需要調洪，若需要調洪閘門應在何時啟閉，庫水位的變化過程怎樣，就必須對該場洪水進行調度。水庫調度實際上是對預報結果進行調洪演算，其基本原理是水量平衡，主要功能有：入庫洪水統(tǒng)計、調洪規(guī)程調度、給定閘門調度、給定水位調度、給定出流調度、預報預泄調度。各功能均可在窗口顯示未來入庫、出庫流量過程線圖，未來庫水位過程線圖，未來各時段閘門開啟情況圖及相應的調洪成果數據表。

2.6發(fā)電調度

在系統(tǒng)內人工輸入峰平谷出力，選擇所需入庫流量輸入方式、調度方式，系統(tǒng)可自動做出最優(yōu)發(fā)電調度計劃。選擇入庫流量輸入方式，共有三種：頻率法、典型年法、預估入庫流量法。系統(tǒng)默認為預估入庫流量法。頻率法可按照任意時段任意頻率從數據庫中讀取流量，用戶可對入庫流量進行修改；點擊典型年法，輸入年份后，系統(tǒng)直接從數據庫中讀取所輸入年份相應與調度時段的入庫流量。調度方式主要包括給定各計算時段出力、給定各計算時段末水位、發(fā)電量最大（不考慮保證出力約束）、發(fā)電量最大（考慮保證出力約束）、耗水量最小、蓄能最大、發(fā)電收入最大等。分別選擇不同的調度方式，可以做出不同的調度結果。

2.7資料整編

資料整編功能可統(tǒng)計出測站水位、流量在一段時間內的平均值、最大值及發(fā)生時間、最小值及發(fā)生時間，三站水庫平均入庫、出庫、發(fā)電流量、棄水流量、平均出力、日發(fā)電量、庫水位，以及相應的平均值、最大值及發(fā)生時間、最小值及發(fā)生時間，增加統(tǒng)計工作效率，便于及時查閱。

3、存在的問題

（1）系統(tǒng)計算生成的水務報表，不可直接修改報表數據，需使用數據錄入功能修改基礎數據，才能生成準確報表。因查找需要修改的基礎數據可能耗費一定時間，故建議增加直接修改報表數據功能。

（2）在降雨還沒有結束卻要作增加預報時，雖然可增加預見期，但預估降雨的準確性將會直接影響到預報精度，對人工預測分析依賴性較大。因需要人工分析，所以程序設置自動預報時，該功能不能使用。故建議對洪水預報子程序進行升級完善。

4、結束語

黑水河流域水調自動化系統(tǒng)自2009年6月投入運行后，運行情況良好。系統(tǒng)與水情自動測報系統(tǒng)中心站服務器保持可靠連接，與省調通信服務器及廠家應用服務器有效通訊，數據接收及發(fā)送均正常。系統(tǒng)程序運行穩(wěn)定，通過實時數據監(jiān)測、值班管理、洪水調度、雨水情分析、發(fā)電調度、資料整編等功能的實現，增加水情監(jiān)視直觀性，數據全面多樣性，數據統(tǒng)計工作的高效性，為防洪度汛、發(fā)電調度提供基礎數據支持，為黑水河流域優(yōu)化水庫調度、實現發(fā)電經濟運行起到重要作用。

參考文獻

[1]薛玉林，任化準等.黑水河流域水情自動測報系統(tǒng)優(yōu)化建設與運行管理.四川水利發(fā)電，2013，32（3）：111-116.