水调自动化系统申报

1、广东水电二局科学技术进步奖励申 报 书 项目名称：修山水电站水调自动化系统研究与建设 申报单位：广水桃江水电开发有限公司 起止年月：2011年5月至2011年10月 推荐日期：2011年11月15日 编 号：广东水电二局填 写 说 明 书1、 必须根据科技进步项目奖励办法的有关规定如实填写，表达要明确、严谨。2、 本申报书填好后报科技发展部。表格可用A4纸翻制，左边装订，纸面不敷可加页。3、 编号：由科技发展部填写。4、 项目名称：应能准确反映出项目所属的技术领域和特征，不超过30个汉字。5、 起止年月：指从事本项目研究的时间。即从立项到项目通过审查验收的时间。6、 参加者简介：按在项目研究中

2、将起的作用、对项目贡献的大小顺序填写，经本人签名认可。7、 项目简介：本项目所属专业、主要内容、特点及应用推广情况。限400个汉字。8、 立项背景：本项目研究的必要性。我局原技术状况及其存在问题9、 项目详细内容：谈总体思路、技术方案、实施效果。10、 完成单位意见：11、 推荐部门意见：由项目所在各公司、厂、队填写，对项目的必要性、先进性、在生产中的作用给以说明，对所填表格内容的真实性予以印证。12、 项目经理部（工程处）意见：对申报表各栏目进行核查，对项目所创造效益进行核定。13、 科技进步奖励评审小组意见：从全局角度对项目的必要性、先进性给以客观评价，并确定应得奖励等级。一、项目简况推荐

3、奖类：局科技进步一等奖项 目 名 称修山水电站水调自动化系统研究与建设起 止 年 月 2011年05月至 2011年 10月项目分类机电工程申报单位名称广水桃江水电开发有限公司联系电、参加人员简介姓名性别年龄学历所在单位职称项目中的分工签 名谢荣光男45本科广水公司经济师项目主持符胜蛟男39本科广水公司工程师技术指导、方案审核杜 令男29本科广水公司工程师技术指导谢中庆男29本科广水公司助理工程师方案编制、组织实施李 锴男29本科广水公司工程师协助组织实施吴 敏女39本科广水公司高级工程师参与实施向 丰男29大专广水公司助理工程师参与实施符 剑男28本科广水公司工程

4、师参与实施石 灿男29本科广水公司助理工程师参与实施三、项目简介项目名称：水调自动化系统研究与建设修山水电站是集团公司自主投资建设且运营管理的第一个水电站，为日调节水电站，正常蓄水43.0米，电站总装机65MW，装有5台单机13MW的GZTF08B-WP-625型灯泡贯流式水轮发电机组，多年平均发电量2.76亿KW.h。电站首台机组于2006年8月28日并网发电。修山水电站水情水调系统建设主要分为：水情遥测子系统以及中心站水调自动化子系统两大部分。水情遥测子系统主要是遥测站点建设遥测信息接入以及遥测数据向中心站传输等内容；中心站水调自动化系统可分为信息采集、处理、通信、维护、显示等层次。该系统

5、采集坝上下水位数据、机组出力数据、闸门开度数据等；系统收集上述信息后将对采集的信息进行分析处理，其中主要包括水情信息时段、日统计以及水务计算（计算发电流量、泄洪流量、出库流量、入库流量等）内容。通过水调自动化系统，运行值班员能及时了解资水流域降雨情况和上游电站入、出库流量，根据上游来水情况，合理调度水库，保证机组最优工况运行。同时，大大提高96点发电计划上报的准确度，减少了负荷修改次数，及降低调度考核电量，提高了工作效率。四、详细内容及推荐理由1.立项背景修山水电站处于资水流域中下游，目前电站水情测报、水调自动化等系统尚未建设。无法准确预知上游来水情况及自动向调度上报水情信息。水调自动化系统是

6、一套与水库运行有关的监视、预报、调度和管理系统。该系统依靠先进的采集和传输技术，及时准确地获取流域的水文和水库运行信息，利用数据库管理技术，进行优化调度、水务综合管理、水文预报等，依据相关数学模型和大型数据库进行水务计算和处理，迅速提供包括防洪和发电在内的综合调度决策方案，是水库防洪及优化调度的重要工具。所以为了提高电厂发电效率、保证安全度汛、响应省调湖南省地区水调自动化系统功能规范要求，很有必要建设该系统。该系统实施后可有效解决以下问题：1科学预测来水、减少电站弃水，系统采集上游水雨情信息及上游电站运行方式后，可提前预测来水情况，合理安排机组发电，避免不必要的弃水损失。2提高水库高水头运行时

7、间。在预知上游来水过程小于电站发电流量情况下，可尽量提高水头运行。3通过对实时水情的监视和发电方式调整，有效解决目前上游、下游存在的发电、通航、用水部分矛盾。4提高自动化水平，系统提供各类报表自动统计功能，减少了人工统计工作量，提供各类直观的人机界面方便运行人员及时、方便的了解流域水情、电站运行状况等。同时准确及时向调度上报相关水情信息。5保存珍贵的水文历史资料，系统设计数据库存贮结构，保存入库流量、出库流量、流量关系等重要水务资料，方便日后做水文分析等。6由于资水流域梯级电站较多，柘溪电站以下同类型的低水头电站共有5个，水调自动化系统的建设，从技术上实现资水流域水情信息共享，实现资水流域优化

8、调度，提高发电效率，使水能资源得到充分利用。2.项目详细内容修山水电站水调自动化系统建设主要分为：水情遥测子系统以及中心站水调自动化子系统两大部分。为实现本系统的各项要求，服务器操作系统采用Windows 2003 Server，数据库采用SQL SERVER 2000，遥测子系统及应用软件应采用成熟的水情水调产品。修 山 水 调 中 心闸门系统通信本地机组监控系统通信与地调网络通讯通信数据库服务器工作站交换机防火墙通信服务器工作站地 调 水 调 中 心系统网络结构图1.遥测系统详细方案设计遥测站子系统采用的工作体制为自报式或定时报，即只要测量值变化超过最小分辨率或超过设定时间，测站自动采集传

9、感器信息并自动将采集信息向中心站传输。目前遥测系统存在的通信方式有：有线、特高频VHF通信、卫星通信以及GSM短信通信等几种方式，有线方式传输距离不远，但数据通信稳定可靠；VHF通信需要建设通信中继，增加系统维护难度，但安全性、稳定性容易控制。卫星通信维护费用昂贵、通信延时长，只在没有其它通信方式的情况下才会考虑。GSM短信方式通信具有免中继转发，维护费用相对较低等优点，缺点是不受控制，偶尔会有延时！综合上面的比较，我站坝上及坝区遥测站采用有线方式通信，上游支流水位雨量站采用GSM短信方式通信。1.1遥测子系统建设主要内容：1）遥测雨量水位站建设：包括：坝上水位站、坝区雨量站、上游支流遥测站共

10、3套遥测设备。2) 外系统遥测数据采集；采集的信息点包括：接收上游电站白竹洲水情信息等。通过地调或白竹洲电站水调系统将白竹洲及上游水情信息向修山电站传输，具体传输通道可以是调度数据网或GSM无线网络，这些信息的传输需得到相关电站的认可。1.2各遥测设备配置1）有线水位站设备配置；2）雨量站设备配置；3）水位雨量站设备配置；4）中心站设备配置1.3遥测采集设备功能1） 具备自报式及应答两种传输体制；2） 具有多种数据报告方式：实时自报：当有外部事件（如：1 mm降雨）发生并达到预先设置的阈值时，立即向中心站报告，阈值设置1mm变化量。自适应报或定时自报：按预先设置的时间间隔定时向中心站报告，当有

11、外部事件达到预先设置的阈值时，立即向中心站报告。否则，按预先设置的时间间隔定时向中心站报告。平安报（设备自检报告）：按预先设置的时间间隔定时向中心站报告设备状态，数据格式包括测站站号、时间、电池电压、雨量值、报文类型等参数；时间间隔、阈值设置自行设定。3） 具备自动校时功能：能通过超短波和GSM/SMS短信接收中心站指令自动校时；4） 具备自动维护功能：具有定时工况报告、低电压报警、故障监测、掉电保护以及自维护功能；5） 具有数据固化及软件故障自恢复功能：所有重要的数据、设备具有软件故障自恢复功能，即使在偶发事件中造成设备的软件不能正常运行，2秒钟以后能够自行排除故障、自动恢复正常运行，而且数

12、据不发生任何错误，更不会丢失。2秒钟自恢复之后设备的功能和数据完全与发生故障前一样。2.中心站软件详细方案设计为实现系统各项功能需求，以及适应未来的发展，系统采用成熟的水情水调软件平台，具体软件结构流程图如下：2.1数据库系统数据库系统存储所有的数据及有关文件，主要由以下部分组成：1) 系统配置数据库：主要存储管理系统中各类对象（如遥测站点、机组、闸门等）和各类数据点（如水位、雨量、流量等），以及多种报警、通信定义。2) 静态资料数据库：主要存储管理系统中使用到的各类参数，例如水位流量关系曲线、水位库容关系曲线、NHQ、泄流曲线等。3) 实时数据库：存储管理系统的实时数据，例如实时水位、雨量、

13、水质、压差、机组出力、闸门状态及开度数据等。4) 历史数据库：存储管理各数据点的小时、日、旬、月、年数据。为了提高数据的调用速度对不同数据库采用了不同的分表存储技术，充分地提高了数据存取速度。5) 高级应用结果数据库：存储管理由各种预报、调度软件计算产生的结构数据，常见的有洪水预报结果，长、中、短期发电计划，放水计划等。2.2数据采集数据采集包括遥测水情数据采集、机组监控系统坝上下水位及机组出力数据采集、闸门数据采集、洪水预报数据接口等：1）遥测水情数据采集：（1）本地坝上水位遥测信息采集按照遥测系统有线传输协议通过串口采集坝上水位信息，并实时写入水调数据库内，通过GSM无线网络接收上游支流水

14、位及雨量等信息。（2）上游电站水库运行信息通过网络由地调下传上游电站水库运行信息，接收的信息包括：柘溪电站坝下水位、柘溪电站坝上水位、柘溪电站出库流量、柘溪电站入库流量、马迹塘电站坝下水位、马迹塘电站坝上水位及雨量、马迹塘电站入库流量、马迹塘电站出库流量等。2） 机组监控系统机组出力数据采集从本地机组监控系统采集，采用中间数据库网络通信方式：采用数据中间库的方式有利于两端系统故障的查询，能够做到两个系统互不干扰，各自独立运行。机组系统为数据源提供系统，本次中间数据库由水调系统负责建立，水调系统所需的数据将由机组系统负责写入中间数据库，水调自动化系统负责将中间数据库内数据读取并写入水调中心数据库

15、，并负责机组数据的广播。监控系统处于安全I区，水情系统处于安全II区，按照电力二次防护规范要求需要通过硬件防火墙将I区和II区隔离。监控系统可采用网络IEC 104规约将监控信息数据送出，水情通信服务器配置双网卡。3） 闸门数据采集只传输闸门的变化情况，如每闸门于何时开启或关闭、开度多少等，采用中间数据库网络通信方式：采用数据中间库的方式有利于两端系统故障的查询，能够做到两个系统互不干扰，各自独立运行。闸门系统为数据源提供系统，本次中间数据库由水调系统负责建立，水调系统所需的数据将由闸门系统负责写入中间数据库，水调自动化系统负责将中间数据库内数据读取并写入水调中心数据库，并负责闸门数据的广播。

16、4） 数据录入提供洪水预报数据手工输入界面，每天录入三天滚动洪水预报数据，提供发电计划手工输入界面等。2.3数据处理系统数据处理由实时数据处理、常规数据处理和水务计算组成。2.3.1实时数据处理实现以下功能：1） 实时水位到流量转换：将实时的水位值转换为流量值，作为等同于实际采集数据在系统中发布、存储，供人机界面等其他模块使用；软件支持将上游水文站的水位信息进行流量换算。2） 检查各实时数据的合理性。2.3.2常规数据处理提供以下功能：1） 实现从采集的水情实时数据（包括采集上游水情信息）计算水情小时、日、旬、月、年数据。日数据包括日的开始点、平均值、最大值、最小值及其发生时间等特征量。2）

17、实现从机组出力实时数据计算机组时段、日数据。日数据包括日的开始点、平均 值、最大值、最小值及其发生时间等特征量。3） 根据雨量的权重计算流域平均降雨。2.3.3水务计算水务自动计算程序是根据水量平衡原理，采用系统水文遥测数据、机组运行数据、闸门运行数据等，依据各种资料(如库容曲线、NHQ曲线等)、代参公式和不同的算法，按指定的时间间隔自动定时进行计算，给出入库流量、发电流量、出库流量、弃水流量、耗水率、流域平均降雨等一系列结果，写入数据库提供给其它应用软件使用或再加工。水务自动计算子系统，结合报表子系统的强大功能，可实现日、旬、月、年及任意时段运行报表的制作。 2.4与地调水调通信数据接口水调

18、通信客户端程序主要实现的主要功能如：1） 从本地水调中心数据库提取实时数据（水位、雨量等）并实时传送到地调中心服务端2） 传送水务计算及闸门设置等数据3） 接收地调下传的上游电站相关信息4） 定期检测调度预报数据，完成调度预报结果传送5） 传送其它有关生产信息等数据6） 具有数据缓冲功能。在广域网络通道情况较差时，将要进行远程传输的数据暂时缓存起来，待通道恢复正常后，立即将缓存的数据进行补传7） 具有配置功能。可配置中心机名，中心通信服务端TCP端口号等。3该项目与我局同类技术比较，以及与广东省、国内外同类技术的综合比较（包括存在问题及改进措施）该项目是修山电站根据自身的实际情况和调度机构的最

19、新要求，设计的一套水情水调自动化系统。该系统能提前预报上游来水情况，使运行人员能及时掌握水情，合理利用水能资源，提高机组运行效率，降低机组耗水率，从而使发电效益最大化；在洪水期间能及时开闸泄洪，将上游水位控制在规定范围内，使上游库区水位不出现上托现象。修山电站目前在水情信息获取方面主要是通过以电话的方式向上游电站索取和估计区间流量，从而推测我站的入库流量。由于区间降雨情况无法得知，无法正确预知我厂的入库流量，无法准确、及时调度水库，所以需建立一套水调自动化系统。水调自动化系统是一套与水库运行有关的监视、预报、调度和管理系统。该系统依靠先进的采集和传输技术，及时准确地获取流域的水文和水库运行信息

20、，利用数据库管理技术，进行优化调度、水务综合管理、水文预报等，依据相关数学模型和大型数据库进行水务计算和处理，迅速提供包括防洪和发电在内的综合调度决策方案，是水库防洪及优化调度的重要工具。4创新点1） 实时了解天气状况，掌握资水流域降雨情况，在天气状况较好的情况下按正常高水位控制，抬高水头发电，保证以最少的水发最多的电。2） 实现资水流域水情信息共享，从而合理调节水库，合理安排机组的运行方式，降低机组用水量、减小耗水率。同时做到洪水来前腾空库容，尽可能做到不弃水或者少弃水，洪水过后及时拦蓄洪尾发电。3） 在洪水期间能提前预知上游来水情况，及时腾空库容，保证上游库区人民生命、财产和大坝弧门的安全

21、，确保电站的安全运行；并为相关部门提供水情信息。4） 保存珍贵的水文历史资料，系统设计数据库存贮结构，保存入库流量、出库流量、流量关系等重要水务资料，方便日后做水文分析等。5应用、推广情况及论文为何种刊物引用（在我局施工技术、经济效益方面作用及预期前景，未达到预期效果的原因）水调自动化系统是一套与水库运行有关的监视、预报、调度和管理系统。通过水调自动化系统，运行值班员能及时了解资水流域降雨情况和上游电站入、出库流量；迅速提供包括防洪和发电在内的综合调度决策方案，是水库防洪及优化调度的重要工具；同时，大大提高96点发电计划预报的准确度，减少了向调度申请负荷修改次数，及降低调度考核电量，提高了工作效率。对进一步提升我集团在水电站运营管理、创新等方面具有重要意义。6、经济、社会效益情况（分年度经济效益统计、计算依据及社会效益说明）1） 根据湖南电网110KV及以下电压等级并网中小型公用电厂运行考核监管实施办法，日发电调度有功计划曲线执行率低于95%，每降低1个百分点扣罚电量0.2万千瓦时，通过水调自动化系统后可提高有功计划曲线执行率13个百分点，可减少日考核电量约0.5万kwh，一年计提高有功计划曲线执行率按100天计算，此项可减少考核电量50万kwh。按基本电价0.3元/kwh计算，可增加发电收入15万元。2） 通过预知入库流量，根据来水情况，合理调节水库，利