关键词：水电企业；水情预测系统；调度

水情数据是水电企业进行水库调度优化的技术支撑和数据参考，其主要包括电站上下游水位、水库的出入库流量、溢流闸门的运行情况、河流流域的降水情况。流量的事实预报等数据。长期依赖由于水情预测不准确，对电网的经济运行造成了极大的阻碍，造成电站本营提前泄洪提高发电量的计划不能实施，浪费了大量的电能。^[1]此外电网受汛期影响，其受阻入量的判断变得困难，电网的事故备用计划被打乱，电网的经济和可靠运行受到威胁。

电站水情气象预测系统通常由数据收集、网络通信、数据存储、数据服务器以及通信服务器组成，其结构图如图2.1所示。

图2　水情气象预测系统结构配置图

2.2系统中心站点硬件配置。

（1）主服务器。主服务器有两台，采用冗余热备用，两台服务器可以进行平稳切换，切换过程中不会对系统的运行造成不利影响。同时UPS不间断电源使系统电源的可靠性大大提高。

（2）通信服务器。通信服务器数量是两台，是整个系统的关键，确保整个系统各自功能系统硬件的通信连接和数据传输，其稳定性必须高，为提高系统的可靠性，在下级水调系统同样配有服务器。

（3）WEB服务器。其主要功能是发布水貂自动化系统信息，提供水情查询服务。

（4）水情监测调度站。主要功能是监视水情，对水库进行调度管理和维护。

（5）网络通信设备。主要设备为交换机、路由器等，负责和调度中心进行通信。

2.3水情气象预测系统的数据采集。

（1）采集水库上下游水位、机组出力情况和闸门开度，并将这些数据上传到监控系统。

（2）采集区域降水数据。电站在区域内可以设置多个雨量站，采集地区降水量信息，通过实际检测数据对区域全年的降水情况进行预测。远程雨量站在乡镇设置，电源采用太阳能供电，配置无线采集监测设备。^[2]

（3）水库运行信息采集。对电站主要的水库运行信息进行采集，可以和水库的监测系统用通讯相连，从而节省了单独的监测装置的投资。

2.4 网络通讯。由于水库监测装置布置在野外，可以利用GSM信道域电站主控室服务器进行通讯，电站服务器可利用光纤和上级通讯网络组网。系统通讯系统网络结构如下图所示。

图3　电站水情气象测报系统通讯网络图

3.1水情气象预测系统的功能。

中心计算机网络的分布式多级系统支持客户机系统支持客户机/服务器和浏览器/服务器结构，系统主网采用快速以太网络，网络协议为TCP/IP协议。操作系统采用weindows操作系统，数据库采用SQL server2005，整个系统可以通过网络进行远程管理，从而满足各级管理人员的远程查询和调度管理。^[3]

1水情预测系统的应用功能。

（1）数据的采集、传递和管理。系统对电站、水库和各级监测点的信息进行采集，并将人工采集的数据录入系统，对数据实现储存、管理和传输。

（2）数据的统计、查询和输出。支持本地和远程的产寻功能，可以自定义生成和输出各类数据统计报表，并可对水情数据通过图标和曲线的形式显示和输出。

　2水文预测和水库调度控制。

其中主要包括，对水文进行定期预报，按照设定随时水随机预报；通过人为设定雨量和流量进行模拟预报，以及调洪演算。根据水文条件分析计算水库的调度方案，进行水库的平衡运算，管理水库的调度计划。打印各种报表和图形，进行资料的整理。

3.网络通讯功能。

网络通讯系统应可以支持文件的顺畅查询和传输，并支持远程诊断和打印共享。提供系统间的网络通讯数据接口，并向电站MIS提供动态水情信息。下级水情预报系统将有关数据实时传输电站预测系统，同时电站水情预测系统和电网水调系统联网进行信息的实施交换。

4 值班管理系统的功能。

值班管理系统是电站水务人员日常运维管理的软件工具，其主要负责配置系统参数和静态曲线能对水调的主要运行参数进行实时监视，对发电机组和闸门的运行情况进行实时监视。管理水情数据，插补历史数据。管理负荷曲线，对数据进行综合分析和比较，对人工监测数据进行手动录入。

5短信通知功能。

系统将水情信息自动或手动发送到特定的用户手机。

6 系统应用扩展开发。

系统为用户提供图形和报表编辑功能，并开放软件功能开发功能，方便客户自行添加功能应用。

3.2水情预测系统的运行分析。

对某电站的水情预测系统进行统计分析，有如下结果。

1 统计系统运行指标。

系统数据通讯设备运行情况的评价可以用畅通率和可用度两个指标进行。

（1）统计系统畅通率的方法。

畅通率是对水情自动监测系统运行情况进行考核评判的重要指标，直接反映了电站的运行情况。根据国家的相关标准，畅通率达到95%为合格。通过比较系统站点的信号畅通时间和考核时间的方式，通过比较并统计系统所有的站点信号畅通时间和考核时间。

（2）统计系统可用度的方法。

可用度是反映系统可靠性和使用率的重要指标，可用度达到85%为合格。可以采用系统的评价无故障时间和平均考核时间的比值进行评估计算。

3.3系统运行情况评价。

1远程监测站点运行情况评价。

通过对在运行期间，各余量监测站均正常运行，畅通率和可用度均达标，仅一个水位测量站发生雷击故障一次。

2.中心控制站运行情况分析。

在运行初期，电站水情预测系统出现过一些问题，由于网络改造，导致监控系统通信中断，造成上下游水位信息和机组负荷信息通信中断。此外，还出现过因GSM卡欠费导致监测装置信号中断一次。这些问题对系统畅通率造成一定的影响。但是从整体运行情况来看，系统均达到考核标准，满足系统运行要求。

3.4 系统功能的进一步完善。

在运行期间根据实际运行需要，对系统功能进行了必要的补充。

1.为自动计算洪水预报精度，增加了人工预报报表程序。

2.为自动统计谁能利用提高率，增加了谁能利用提高率自动计算程序。

3.为实现系统畅通率和可用度的计算，编制了相应的功能程序，为实现测站运行情况的监视，增加了相应的数据统计和状态图表。

4.通过程序的修改实现了系统的日复核简化管理和洪水调度分辨率的自动调整。

5.通过对时段处理软件配置软件和水量组的修改，实现了年水量图对月、旬水量数据自动统计的政策调用。

6.由于闸门数据测量不准确，加上闸门维护时错误的开度数据会导致错误的水务计算结果。通过对程序进行修改，使得系统在正常情况下不进行写库操作，在进行闸门维修时，可以临时允许数据的临时录入，从而问题得以解决。

（7）在流量监视曲线图中有时会出现负流量显示，通过对监测数据进行滤波处理后问题得到解决。

（8）在水情监视途中增加了出库流量曲线。

3.5系统存在的问题和解决方案。

（1）系统运行过程中，偶尔会出现短信通知不能正常发送的情况，需要设备厂家的售后部门查出问题原因，并进行解决；

（2）系统缺少坝上和坝下的备用水位站，由于库水位和尾水位都从监控系统中获得，机组负荷的变化和开停机都会对库水位造成影响，造成水位波动比较大。当系统出现网络问题时，坝上和坝下水位则不能正常读取，造成系统的运算结果不正确。应在坝前和坝后增加水位站，作为系统水位站的备用。

（3）系统的短期洪水预报精度比较低，需要进一步的完善。

（4）系统只在水调和中心值班室建立了完整的水情系统监控系统，通过浏览器只能对系统的部分功能进行浏览，难以满足系统无人值守的需要。因此，可以将水情检测系统移植到公司总部，这样公司总部就可以实现水情信息的监控和数据共享。

电站水情气象预测系统的实践应用标明，系统的各项功能正常，系统功能较为完善和使用。水情气象预测系统的投入运行，为水电站的防汛工作和调度优化工作提供了数据支持，水电站的水情预测能力增强，发电调度水平明显提高，电站的经济运行效益明显提高。

[1] 卢鹏,周建中,莫莉等.梯级水电站发电计划编制与厂内经济运行一体化调度模式[J],电网技术,2014,38(7):1914-1922.

[2] 舒卫民,马光文,黄炜斌等.基于人工神经网络的梯级水电站群调度规则研究[J].水力发电学报,2011,30(2):11-14.

[3] 伍英伟.平班水电站水情自动测报系统的应用[J].红水河,2010,29(6):108-112.