远程采集铜街子水电站实时下泄流量系统的设计与实施.doc

远程采集铜街子水电站实时下泄流量系统的设计与实施 远程采集铜街子水电站实时下泄流量系统的设计与实施 李 小 川， 刘 宏 (四川圣达水电开发有限公司，四川 乐山 614900) 摘 要：针对大渡河沙湾水电站设计和建设阶段无水情自动测报系统、不满足电站发电和洪水调度的需求问题，探讨和分析了所采取的解决方法，介绍了远程采集铜街子水电站实时下泄流量系统设计、建设的整个过程。 关键词：远程采集；实时流量；铜街子水电站；设计与实施 1 概 况 沙湾水电站位于沙湾区葫芦镇河段，为大渡河干流下游河段梯级开发中的第一级水电站，电站总装机容量 480 MW，总库容4 867万m3，发电设计引用流量2 203.2 m3/s；安谷水电站位于大渡河安谷河段的生姜坡，为大渡河干流梯级开发的最后一级水电站，电站总装机容量 772 MW，总库容6 330万m3，发电设计引用流量2 640.9 m3/s。沙湾、安谷两站属于上下游梯级关系，属同一集团公司，均采用河床式加长尾水渠开发方式，两站水库不具备日调节能力，距离约35 km，电站设计和建设阶段均无水情自动测报系统。 2 水情自动测报系统需要解决的问题 沙湾水电站位于大渡河中下游，距离上游铜街子水电站仅11.5 km。由于电站上游具有季调节能力的瀑布沟水电站水库于2010年蓄水发电，电站各个时期、日内时段入库流量与设计阶段天然河道来水不完全相同。在平、枯水期，沙湾水电站入库流量主要受铜街子水电站放水影响；汛期，沙湾水电站入库流量主要受瀑布沟水电站蓄放水影响。由于汛期来水流量大时可以通过启闭泄洪闸门调节上游水位。而在平、枯水期，沙湾水电站水库可调节能力小，因此，只有实时掌握铜街子水电站放水流量信息，才能最大限度地优化沙湾水电站水库调度运行方式。 然而，沙湾水电站与铜街子水电站之间水库内仅有1座福禄水文站，且由于福禄水文站距离沙湾水电站距离近，电站蓄水后，福禄水文站水位受沙湾水电站水库蓄(放)水水位变化影响已无法正常测量；且因沙湾水电站与铜街子水电站分属不同集团公司，投产后无法联合调度，经过多次协商和通过签订水情合同，也只能通过Internet网络查看铜街子水电站每小时整点水情信息。加上铜街子水电站属于调频电站，电站发电负荷根据电网运行方式变化频繁，沙湾水电站运行值班人员仅通过每小时整点水情信息和电站有限的水库调节能力，调度运行困难，导致在平、枯水期水库水位在低水位运行，有时也发生弃水情况。 鉴于通过铜街子水电站获取实时水情信息困难，因此，沙湾水电站只能在铜街子水电站建设一套自己的水文观测系统，才能更好地实时采集水情信息，满足电站水库调度的需求。 3 水情自动测报系统可行性分析与设计 3.1 沙湾水电站上游实时水情自动测报经济性分析 沙湾水电站与铜街子水电站相距仅11.5 km，水库无支流，库区内发电、灌溉引用流量基本固定。所以，在铜街子水电站尾水出口安装无线水位计，利用安装处断面水位流量关系，每min自动、计算、通过Web发布，电站中控室值班人员可实时在网页上查看。 采用该方式，相对常规在水库内修建水文站的方式，不仅可以节省投资和维护成本，而且可以解决实时获取水情信息的问题。 3.2 沙湾水电站水库内水文(水位)站设置可行性计算 沙湾水电站水库与铜街子水电站尾水衔接，如果采用无线水位计的方式，首先要论证铜街子水电站尾水断面是否受沙湾水电站水库回水叠加影响，即当铜街子水电站不同下泄流量、沙湾水电站水库水位升降变化时是否影响无线水位计安装处的水位，该水位计安装能否准确反映铜街子水电站下泄流量变化情况。 通过铜街子水电站下泄相同流量，沙湾水电站水库水位在高程432 m(正常蓄水位)和425 m(最低发电水位)时将其与铜街子水电站尾水出口断面水位变化情况进行对比，最大相差0.05 m，所以，在铜街子水电站尾水出口断面安装水位计、利用铜街子水电站尾水出口断面水位流量关系表实现实时流量数据采集是可行的。沙湾水电站在高程432 m、425 m时铜街子水电站尾水出口断面水位变化关系见表1，沙湾水电站库区回水水面线图见图1。 表1 沙湾水电站在高程432 m、425 m时铜街子水电站尾水出口断面水位变化表 水位高程 /m项 目流 量 /m3s-14006001000200045005000沙湾水电站水库水位在高程425m以下时铜街子水电站尾水出口断面实际水位(历史水情数据)43316(2009年12月17日)43371(2009年4月16日)43433(2009年5月1日)43576(2009年6月15日)43843(2009年6月28日)43878(2009年6月28日)沙湾水电站水库水位在高程432m时，铜街子水电站尾水出口断面实际水位(历史水情数据)43321(2013年1月9日)43376(2012年1月11日)43431(2012年2月16日)43569(2012年11月1日)/铜街子水电站尾水出口断面水位变化情况 /m0050050000 图1 沙湾水电站库区回水水面线图 4 远程采集铜街子水电站实时下泄流量系统的实施 4.1 铜街子水电站水情自动测报系统建设 通过在铜街子水电站尾水现地考察，结合测量得到的水库断面关系图，在铜街子水电站尾水导流墙侧安装无线水位计的位置见图2。 配置水位传感器、通信终端、太阳能浮充蓄电池电源系统及避雷设备。自动监测水位站设备组成结构见图3。 4.2 数据自动采集、自动计算的实现 (1)数据的自动采集。 铜街子水电站尾水无线水位计数据通过GPRS网络传输到Internet公网，通过厂房固定IP地址传送到沙湾水电站区水情系统数据库服务器，水位数据实时自动计算转化为流量数据。 图2 铜街子水电站无线水位计安装位置图 图3 自动水位监测设备组成结构示意图 (2)数据的自动计算。 利用铜街子水电站历史尾水水位、流量数据，绘制水位流量关系曲线，实现水位到流量的关系转化。 4.3 数据发布 无线水位计数据采用SQLServe数据库，所有数据送至区水情系统应用服务器，利用厂房固定IP地址，通过沙湾水电站防火墙和网关端口映射方式实现Web发布。沙湾水电站和安谷水电站生产人员、管理人员可以通过Internet，采用电脑或手机访问发电和水情信息，访问显示图见图4。 图4 网页查看铜街子水电站下泄流量显示图 5 结 语 (1)常规性的水文(水位)站需要修建土建设施，由人工定时测量后对用户采用电话进行通报，如沙湾水电站库区内原福禄水文站。远程采集铜街子水电站实时下泄流量系统投入费用约5万元，基本免维护；修建水文站投入费用约20万元，而且需要设置专人定期观测。该系统不仅节约了首次投入费用，而且节约了后期运行、维护成本。 (2)远程采集铜街子水电站实时下泄流量系统，将水文、电气、通讯、计算机专业知识相结合，数据可每min自动更新一次，且可以远程网页访问，相对于常规水文站，其数据采集更加实时并实现了远程网页发布。该系统可以在行业内水电站进行推广应用。 李小川(1972- ),男，四川理县人，高级工程师，从事水电站运行技术