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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:55:16
卫星水情自动测报系统在富春江电厂水库调度中的运用吕峰１，方峨国２（1．华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司，浙江安吉313302；
2．国电华东公司富春江水力发电厂，浙江桐庐311504）摘要：“富春江流域卫星水情自动测报系统”是全国水电厂水库调度中科技含量较高、投用时间较早的水情自动测报系统，现运行情况良好。该测报系统由北京中国水科院研制开发，对此系统的运用情况作了介绍。
关键词：卫星水情自动测报系统；运用情况；介绍随着国家水利开发步伐的加快，越来越多的水力发电厂，通过设备改造和科技进步，在水库控制运用和流域水情报汛方面，采用了新型监测技术手段和水文遥测设备，以及与之配套的洪水预报方案，使得水库调度水平和水情测报及时性大幅度提高，实现了流域水情测报实时化和自动化。现就富春江水力发电厂近5年来投入使用的“卫星水情自动测报系统”作一介绍。1电厂及流域概况
富春江水力发电厂隶属于国电华东公司，为华东电网直属电厂，始建于1958年，首台机组于1968年12月发电，至今已有35年的运行历史。在华东电网中担任调峰、调频、事故备用任务，电站枢纽具有发电、防汛、船闸航运、城市供水(顶潮拒咸)的综合功能。电站位于浙江省桐庐县境内，流域集水面积31645万km２，正常运行控制水位高程为23.0～23.5m，水库库容4.4亿m３。由于具有大流域、小库容的特点，汛期易发生洪水弃水，因此水调工作对电站的控制运用极为重要。电站流域地处亚热带湿润地区，多年平均降雨量1700mm左右，多年平均入流量1000m3/s，年均径流量316亿m３。3～10月份为流域汛期，其中4～6月为梅汛期，7～9为台汛期，期间分别受锋面降雨和台风影响，易发生洪水。
2水库报汛工作回顾
富春江电厂水库调度班在电站发电运行初期就同步建立并开展工作，是电厂正常发电和防汛工作的重要班组，直接负责全厂每日电力负荷安排和防洪防汛调度任务，现隶属厂内发电部。电站投运后，在富春江主要干、支流上逐步建立了流域水文报汛站网，全网分21个水文报汛站，包括5个水位／雨量站和16个雨量站，各观测站归属于浙江省水文系统，全年以有偿服务方式，按水文规范要求向富春江电厂提供相关水文观测数据。1978年以前，测站报汛基本以人工方式进行，水文信息经745无线电台结合邮政电报，按时段报送电厂水库调度班，进行生产和洪水预报计算。此方式因受通讯环境影响和当时技术条件限制，可靠性和及时性均较差。
3卫星水情自动测报系统介绍
为提高电厂综合运行和水情自动测报水平，提升报汛质量和洪水预报精度，减少洪水损失，1995～1996年，电厂在充分调研的基础上，经过对多家不同研发单位的评审，决定采用由北京中国水利科学研究院自动化所研制的“卫星水情自动测报系统”，以提高水库调度工作质量。测报系统于1997年7月开始进行测站安装，年底完成组网调试并投入试运行；1999年4月通过国家电力公司和国电华东公司的联合鉴定，于当年汛期正式投入使用。
3.1系统网站布设
“富春江卫星水情自动测报系统”控制流域面积约2万km２，系统以国际移动卫星组织INmarsat(原国际海事卫星组织)所属印度洋卫星为通讯平台，北京站为地面中继站(EARTHSTATION)［调试和试运行期间曾使用挪威和新加坡地面站作地面协调站，2000年初转移至新起用的北京地面站］。测站数据传送路径为：“测站-卫星-地面站-卫星-中心站”两跳方式；系统工作以定时报为主(测站启动方式分1、3、6、12、24h5段可调)，增量报为辅，启动间隔40s／站，通讯费用约1.33元(RMB)／份，按月结算。该系统保持流域原有21个水文站设置(地点)基本不变，测站使用一体化水情自动测报装置，各部件可实现站间通用。系统站网布设见图1。3.2遥测站
系统遥测站采用北京水科院研制的圆柱形“卫星水情自动测报站”，分4级组合(图2)，可埋设于地下或固定在地面，铝合金材质结构，防雷击效果良好(测站安装以来未发生雷击损坏)。（1）测站工作电源取自太阳能电池组(第Ⅰ级)，初期使用时测站使用3节12V／38AH太阳能蓄电池，经改进后现仅用1节电池即能保证全站正常工作。
（2）测站第Ⅱ级内安装主控制板和1部TT-3022C卫星电台，电台工作频率为甚高频15GHZ(上行)／16GHZ(下行)，数据通讯采用信文(MASSAGE)和数据报告(REPORT)两种方式，传输速率600bit／s；控制板用于采集、存储雨量／水位数值信号，按时控制起／停电台及加报开机，向中心站发送整点或加报数据信息。
（3）第3／4级为组合式雨量计，降雨量每达1mm时，装置自动向控制板发出1个1mm雨量脉冲记录。
（4）电台天线及太阳能光板均安装在相应支架上，与圆筒形成整体，结构紧凑。在第Ⅱ级筒壁上设有2个信号线引入口，分别引入电台天线及水位计、太阳能光板连接线。
（5）系统21个水文测站中，有5个水位／雨量站，16个雨量站。水位站装设进口高精度水位计，经模／数转换后水位值由信号线引入控制板相关模块存储。
（6）电台和水位计各有2个专用软件CAPSAT.COM和COMLOG.COM，可经微机连接对水位计及电台相关参数进行调设。为便于测站野外维护，研发单位提供了一种小型置数器，经控制板特定接口对测站参数和工作状态进行测试或设定，极大方便了测站现地检测工作的进行。
3.3中心站
中心站设于富春江电厂水库调度室，由1套中心站电台和3台微机连网组成，微机分为前置机(SD03)、后备机(SD02)和预报机(SD01)，其间以局域网(LAN网)方式联接，经HUB集线器实现内、外数据传输，系统软件管理平台为WINDOWS-NT，程序编写采用VB编程语言。
（1）前置机(SD03)与中心站电台连接，接收测站经卫星电台传入的各类水情数据，并存于数据库中。在前置机中可对系统畅通率等多项指标进行统计、计算，同时也可对测站有关参数进行设定，定时向测站发送，实现中心站对测站参数的修改、设定。为确保数据通讯可靠，2001年后中心站采用两套接收电台，1套(TT-3022C)主用，1套(NERO)在线旁路备用。
（2）后台预报机(SD01)安装由河海大学研发的D98洪水预报软件，经LAN网定时采集前置机(SD03)数据库数据并启动预报软件，进行后36h入库流量预报，预报时段间隔可调。水调值班人员根据预报结果进行发电／防洪调度。
（3）备用机(SD02)作为中心站系统后备使用，现主要用于数据备份及电站上、下游实时水位(水头)显示，供水调值班员监视。
3.4中心站外延功能
“卫星水情自动测报系统”中心站系统在实现正常水情测报、入流预报功能外，其各类数据经网络外接其他使用方向：一是经厂内远动系统，向中控室和华东总调提供实时坝址上、下游水位，供运行、调度使用；二是挂接厂内MIS系统，提供流域水情和入流预报信息，供有关部门、领导了解决策；三是外连另一套浙江省防汛指挥部用VSAT(国际通讯)卫星报汛系统，汛期将富春江流域水情信息同步传至省防汛部门，供地方汛期防汛使用。中心站系统各功能连接及数据流向见图3。3.5系统运行及维护情况
3.5.1通讯畅通率
“富春江卫星水情自动测报系统”至1999年投运以来，已连续运行近4年，经过1997～1998年调试及试运行，改进了系统初期设计上的不足和缺陷，全系统具备电池自保护及欠压报警，水位(雨量)越限报警、测站故障报警、测站参数修正等多项自动化功能，且通讯信号雨衰小，能够满足电厂水库调度自动化的要求。2000年卫星地面站转移至北京站后，系统通讯及运行稳定性大为增强。1999～2002年遥测系统各月通讯畅通率见表1。从表1可见，2000年后系统(整点)通讯畅通率各月均保持在95.0％左右的高水平上。
3.5.2系统故障及维护情况
从使用情况看，引起测站及系统故障的原因主要有以下几个方面：
(1)设备本身原因。测站部件或原器件因质量问题造成系统工作异常，此类故障多出现在调试阶段，系统正式投用后基本消除。
(2)运行环境原因。某些测站距离公路较近(如金华站)，或水位井空间狭小，因空气灰尘较大易引起雨量计堵塞，造成雨量、水位偏差；7～9月高温季节，测站电子元件有时因长时间在高温环境下运行失灵，易引发测站工作异常；另外，有些测站受安装位置周边地形影响，一段时间内出现卫星通讯死角，造成测站数据通讯中断(如峡口站2000年6～10月各有4～5d发生通讯信号中断，数据丢失)。
(3)网管原因。2000年4～9月，北京地面站分别因沙尘暴天气和太阳黑子活动停止工作，引起系统长时间通信中断，此类故障出现机率极低，多为非常情况。另外，由于目前采用卫星通讯的单位较多，每日上午8时因大量数据高密度传送，会造成数据碰撞丢失的情况。对此，现一般采取提前或延后发送整点数据以避开通讯高峰的办法加[1][2]下一页
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