水情自动测报系统(水库水情)

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什么是水文自动测报系统

水库调度自动化包括三个部分:一是利用防洪报汛的无、线电通讯网络、水文自动测报系统(遥测系统)、全国微波和卫星传送等手段、采集传输水文实时信息。它的特点是快速、准确、大量地收集信息,线路畅通有保证。二是水文实时信息的接收、处理、储存、检索和应用系统。它是利用计算机向用户提供实时雨情、水情和水库告警信息,并能随时、监视水文情势的发展,它能方便地检索用户需要的各种信息。三是在计算机上使用的水文预报和水库调度计算等自动化系统。它具有计算时间短、计算精度高,有多种预报方法等特点,可以快速计算出多种预报结果,加以比较选择,确定水库调度方案。水库调度自动化的运用,不仅关系到工程效益的发挥,同时直接关系到广大人民生命财产的安全和整个国民经济的发展。科学地合理地调度,可以解决防洪与兴利的矛盾,既保住水库大坝安全,又对洪水起调蓄作用,削减洪峰,减小水库下游的损失;水库调度自动化,可以增加信息的来源及可靠性,增长有效预见期,争取时间采取防洪措施;还能提高预报精度,正确的预报成果和多种调度方案,可作为防洪指挥部门部署防洪战略的依据。

水电站自动化系统的简介

水电站的综合自动化是建立在以计算机监控系统为基础之上的,对整个电站(甚至梯级电站或整个流域)从水文测报;机组启、停控制,工况监视;辅助、公用设备的启、停控制,工况监视;负荷的分配,直到输电线路运行全过程的自动控制,并能准确地与上一级调度部门进行实时数据通信等全方位自动监测的控制系统。一般包括5个子系统。

2.1计算机监控系统

2.1.1概述

这部分是综合自动化系统的核心和基础。根据计算机在水电站监控系统中的作用及其与常规监控设备的关系,一般有以下三种模式:

(1)以常规控制设备为主,计算机为辅;

(2)以计算机为主,常规控制设备为辅;

(3)取消常规控制设备的全计算机监控系统。

根据水电站的装机容量大小、在电网中的作用和各自的具体情况可分别选用不同模式的监控系统。一般新建电站和具备条件(资金、技术和发电许可等条件)的电站适合选择第三种模式,以便达到一步到位的目的。对于受其它条件限制的老式水电站的改造,可分别考虑第一、第二两种模式作为过渡。这其中各种模式针对各自电站的具体情况,在设计时也略有不同。

2.1.2实例

值得说明的是,随着多媒体技术在水电站的应用,语音、动画、可视化、视像功能也用于计算机监控系统。设计时应根据多媒体系统的结构,解决好与监控系统的连接问题。

2.1.3计算机监控系统的主要功能

梯级电站中心计算机监控系统应具备遥测、遥控、遥信、遥调(即“四遥”)的功能。

2.2工业电视监视系统

工业电视系统是现代化管理、监视的重要手段,它的主要用途是及时而真实准确地反应被监控对象的实际信息,从而为决策提供依据。

水电站的监控人员借助于工业电视监控系统的辅助监视作用,亲眼见到了实况,就能放心地对设备进行控制操作,能大大提高设备远方操作的安全性及生产管理效率和自动化水平。并在一定程度上起到安全保卫的作用。

一般水电站工业电视系统不与计算机监控系统结合,工业电视监视系统前端设备获取的信息经本系统网络传送到主控室或分控室主机;在梯级水电站,各站的信息经独立于计算机监控系统的通信通道分别由各水电站传送到梯调中心。若工业电视系统结合于实时计算机监控系统,并由实时监控系统传送信息到梯调中心,有可能对监控系统产生影响或干扰,不利于安全运行。另一方面是由于传输速率不同,工业电视监视系统要求的传输速率远远高于计算机监控系统,为达到传输要求必将大大增加投资。

工业电视监视系统独立于实时计算机监控系统还有利于电站分期实施,水电站可先实施计算机监控系统,以后再做工业电视监视系统。

2.3消防监控系统

通过设置在主、副厂房、主变区、各主要机电设备的重要部位、油库、主要建筑设施等场所的探测器,消防系统能实现对水电站主要场所进行24h不间断的火情监测。当探测器(感烟、感温、红外火焰、紫外、缆式感温探测器)检测到有火情时,通过系统总线,自动向中央控制室的集中报警控制器报警。集中报警控制器在接收到报警后,经过信息处理,在报警控制器上以数码显示方式显示出火灾的部位,并通过串行通信接口,在水电站消防计算机监视系统的crt上,自动显示出火灾的部位编号及该层的平面布置图,提示出火灾的处理措施,同时根据火情发生的部位,经确认及延时后,自动或手动对该部位及相关部位的防火排烟设备、灭火设备进行相应的控制,实施灭火等措施。所有的火情信息由水电站消防计算机监控系统主机经信息处理后送至计算机监控系统。该系统与计算机监控系统采用异步通信方式实现通信。系统的构成如此所示。

另外还要求消防系统同时能实现对通风、防火排烟设备、二氧化碳灭火系统以及水喷雾灭火系统的控制。

2.4基础自动化元件及自动装置

2.4.1自动装置

自动装置是独立于计算机监控系统之外,能单独发挥作用,对相应设备进行自动控制和调节的装置或回路的逻辑组合。在水电站综合自动化系统中,必须要有快速、灵敏、安全、稳定、可靠的自动控制设备与计算机监控设备相配套,才能取得很好的经济效益。

计算机监控系统应与水机调速器、励磁调节器、微机型继电保护装置及其它自动装置接口。

2.4.2基础自动化元件

基础自动化元件是监视水电站主、辅设备运行工况、判断和处理异常状态、执行控制操作的耳目和手脚,其运行状况直接影响着机组及辅助设备的自动控制和安全保护性能。一般应以国产为主,进口为辅的原则进行配置、选型。

2.5水文自动测报系统

我国多数水电站兼有防洪、灌溉等任务,在水库调度工作中,不仅要搞好水库的发电经济调度,创造经济效益,同时还要及时、正确地掌握水情、汛情,搞好防洪渡汛工作。水文自动测报系统一方面要及时、准确、快捷地采集水情,另一方面还要通过计算机在较短的时间内作出洪水预报。该系统对水电站的防洪、排沙、发电、调峰、调频、灌溉、航运、漂木等均有十分重要的意义。

水文自动测报系统按规模和性质的不同可分为水文自动测报基本系统和水文自动测报网。水文自动测报基本系统由中心站(包括监测站)、遥测站、信道(包括中继站)组成。水文自动测报网是通过计算机的标准接口和各种信道,把若干个基本系统联接起来,组成进行数据交换的自动测报网络。

水文自动测报基本系统的功能框图如此所示。

其通信方式一般有超短波通信、短波通信、卫星通信等,可根据电站规模及当地条件选择不同的通信方式。

3.结束语

我国具有得天独厚的水能资源,其理论蕴藏量为6.76亿kw,年发电量59200亿kw.h,技术可开发量为3.78亿kw,居世界首位。逐渐加大开发力度,利用好丰富的水能资源,对于我国的现代化建设和可持续发展战略的实施,具有十分重大的意义。

水电站实施综合自动化系统,以达到“无人值班”(少人值守)的目标,是水电站现代化管理的发展方向,是科技进步的标志,是我国电力管理部门对水电站现代化提出的要求,在电力体制改革后也是水电站自身生存和发展的需要。

在综合自动化系统实施改造时,应先从基础自动化元件、自动装置着手,先使手脚变得灵活,再对大脑进行手术。一旦大脑改变,便形成一套完整的综合自动化系统。即使在近期内不能实现计算机监控,也能很好地实现小系统或常规方式的自动控制。对新建水电站,应以一步到位的方式设计并实施综合自动化系统,因水电站一般投资较大,这部分增加的投资在电站总投资中所占比例不大,但所起的作用和发挥的效益却是巨大的。

水电站在考虑综合自动化系统时,应加强与其他水电站和科研单位间的信息交流,吸取国内外的先进经验,结合自身实际,因地制宜,力求实用,避免少走弯路,以提高水电站综合自动化系统的经济效益。同时应积极采用新技术、新工艺、新产品,为其可靠运行及其功能的正常发挥创造条件,进一步提高水电站的安全运行水平。

水文观测的水文自动测报系统

水文自动测报系统是为收集、传递和处理水文实时数据而设置的各种传感器、通信设备和接受处理装置的总称。通常由遥测站、信道和接收处理中心三部分组成。在自动测报技术投入应用以前,水文资料的收集全靠少量人工观察,水文站和雨量站通过电报或有线电话进行信息的传送。这不仅由于人力及自然环境的限制,观测站点稀,信息量少,而且由于当时通信手段落后,信息传输时效性差,不能满足防洪调度和水资源管理等应用的要求。

美国和日本是世界上较早重视自动测报技术开发和应用的国家。随着工业化进程的加快,20世纪60年代,日本和美国就已经开始水文自动测报技术的研究和开发,其产品于70年代后期逐渐成熟并进入国际市场。1976年美国SM公司在美国陆军工程团的资助下,与美国天气局合作研制的一套水文自动测报设备是这个时期有代表性的产品。

20世纪80年代以来,由于自动测报设备的不断完善,数据传输方式的多元化及其可靠性的增加,以及微机技术、预报调度理论和软件的进一步发展,水文自动测报和防洪调度自动化技术在全世界范围内得到广泛的应用。

我国水文自动测报技术的开发研制始于20世纪70年代中期。在过去30年的发展历程中,我国水文自动测报系统的建设和技术有了巨大的进步。在不同的历史时期,所建系统快速采集的数据为防汛调度决策和水资源管理提供了依据和参考,发挥了很好的作用。

20世纪90年代中期,水利部开始规划建设国家防汛指挥系统工程,先后组织编制了《全国防汛信息系统规划要点》(1992年)、《全国防汛水情信息系统建设规划》(1993年)、《全国防汛计算机广域网建设规划》(1993年)、《全国中央报汛站水文测验设施建设规划》(1994年)、《全国防汛抗旱调度指挥系统建设规划》(1995年)、《国家防汛指挥系统工程项目建议书》(1995年)、《国家防汛指挥系统工程总体设计》(1998年)和《国家防汛指挥系统工程可行研究报告》(1998年)。2003年5月,国家发改委正式批准在国家防汛指挥系统工程水情分中心建设中全面总结我国水文自动测报系统建设的经验、教训,认真分析测报技术发展的趋势的基础上,应用先进的电子传感、通信、计算机、网络等技术进行水文信息的自动采集、传输、处理和应用。为适应信息技术高速发展的新形势、新要求,在总结示范区的建设和运行经验及国内外近几年水文自动测报系统的新技术、新经验的基础上,对1994年版规范进行修订,形成了2003年新规范,并颁布实施。2003年版规范在各方面内容都作出了重大调整和补充。

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