贵州猫跳河水情自动测报系统可靠性分析及措施

高泉荐(国电贵州电力有限公司 红枫水力发电厂，贵州 清镇 551417)

贵州猫跳河水情自动测报系统可靠性分析及措施

高泉荐(国电贵州电力有限公司 红枫水力发电厂，贵州 清镇 551417)

为提高猫跳河流域水情测报系统的可靠性，分析了当前系统中存在的问题，并提出了有针对性的措施。经过系统改造，信道畅通率达到了考核标准，从而保证了信道的可靠性;通过改进系统设计、元器件质量和人员操作维护，保证了设备的可靠性。实践结果表明，更新改造措施可有效提高测报系统的可靠性。

水情预报;自动测报系统;可靠性分析;猫跳河流域

1 系统简介

猫跳河是贵州中部乌江南岸的一条支流,发源于安顺市境内,流经安顺、平坝、清镇、贵阳和修文等县(市),于沙坡附近注入乌江,河流全长180km,总落差549m,平均坡降3.04‰, 流域集水面积3 196km2。

猫跳河水情自动测报系统由以下几部分组成,即1个中心站(红枫)；4个中继站(龙头山、马鞍山、马圈坡、百花)；22个水位雨量站(7个雨量站:七眼桥、平寨、乐平、广顺、金华、麦架桥和红林；8个水位雨量站：黄猫村、清鱼塘、麦翁、红枫库、百花库、修文库、窄巷口库和红岩库；7个水位站：红枫尾、百花尾、修文尾、窄巷口尾、红林库、红林尾和红岩尾)和9个显示分中心(红枫厂房、百花厂房、修文厂房、修文水工值班室、窄巷口厂房、窄巷口水工值班室、红林厂房、红岩厂房和红岩水工值班室)。

系统的建成使用，对猫跳河梯级水库的防洪安全及发电优化调度起着非常重要的作用。

2 系统的可靠性

根据《水文自动测报系统规范》SL61—2003定义，系统的可靠性是指系统在规定条件下和规定时间内完成功能的能力，是衡量系统整体质量的主要指标。水情预报结果是系统的最终结果，因此水情测报系统的预报精度代表系统的可靠性，它取决于以下3个方面：

(1) 信道的可靠性。应提供高质量的数据传输通道，其考核指标畅通率应大于95%。

(2) 设备的可靠性。包括水文数据采集精度、设备有效度、系统反应速度、设备可维护性和可保障性等，其年平均无故障工作时间应大于3 000h。

(3) 软件的可靠性。包括水文模型的适应性、预报方案的可行性等，预报精度应大于95%。

从目前系统的实际运行情况看，预报软件的可靠性基本满足要求，然而,系统运行后信道和设备的可靠性较低，需着重研究解决。自系统运行以来,已对此采取了多项更新改造措施，取得了一定的成效，下面逐一进行分析。

3 信道的可靠性

3.1 可靠性指标

3.1.1 电波传输损耗

我国水文遥测中规定使用230MHz频段的超短波来传送水文信息，电波传输损耗=馈线损耗﹢天馈匹配损耗﹢传播路径损耗。收发信端的馈线损耗和天馈匹配损耗可以用天馈系统驻波比s来测定。规范要求对全向天线s

3.1.2 衰落余量

从电磁波传播角度看，信号的衰落可以分为快衰落和慢衰落。在230MHz频段，快衰落为几秒至几分钟，目前尚无法用精确的公式来描述；慢衰落则主要由气象条件缓慢变化引起，衰落信号的瞬时幅度随时间的变化可以用公式推出。由于信道的衰落，原来畅通的电路会受到阻碍，受阻电路情况更为严重，甚至中断电路。为保证信号电平按要求的时间百分数大于或等于某个指定电平(如接收机门限电平)，应给信号中值附加的电平值，称为衰落余量，这个要求的时间百分数(畅通率)就是信道的可靠性指标。山区超短波通讯电路衰落余量取决于具体的地形特点及气象条件，在有条件的情况下，可做全年昼夜抽样时间测试，作出信号电平分布曲线，精确确定衰落余量。

3.2 信道更新改造

本系统在原系统的基础上进行设计安装，但在实际使用中，受环境等因素影响，对猫跳河流域信道衰落估计不足，部分电路储备余益偏小，致使系统投人运行后影响了畅通率(系统98%～95%，单站最低80%)，经多次更新改造，系统的畅通率达到考核指标要求。以下为系统投运后信道更新记录：

(1) 七眼桥五元八木天线改为四振子定向天线，电台改为25W电台。

(2) 黄猫村、麦翁直通红枫改为经龙头山中继红枫。

(3) 龙头山馈线所用射频同轴电缆由1根普通电缆(DYV)更换为2根低损耗电缆(MY)并加装第二根天线。

(4) 百花尾水站房防潮处理，测井加装防水盖。

(5) 升高马鞍山中继站的天线。

(5) 七眼桥测站通过增设中继站(清鱼塘中继站)中转信号。

(6) 红板桥加装光纤传输信号。

(7) 马鞍山加装防雷设备。

(8) 中心机房进行法拉第网改造。

(9) 增加百花中继站。

(10) 所有测站增加短信通信通道。

(11) 对系统进行安全网的3级划分。

4 设备的可靠性

系统设备应具备可用性(平均无故障工作时间大于3 000h)、可维护性(对设备进行定期维护保养后在使用寿命内正常发挥作用)和可保障性(设备是技术成熟的定型产品，有很好的通用性、灵活性，厂家供货和售后服务有保障)。当系统不能在规定的时间内和条件下完成正常功能时即定为故障。从红枫水情测报系统的运行来看，由设备原因引起的故障主要有3种，以下分别进行分析并提出相应的解决措施。

4.1 系统设计不合理

(1) 防雷设计不周。测站、中继站均发生多次雷击损坏，已对上游野外测站进行了一次防雷改造，对雷击影响较大的红枫中心站等测站进行了专项改造。

(2) 测站选址不当。因此，重建了3级尾水位测站。

(3) 运行环境变化对设备的影响。例如，红林电站增容改造后压阻水位计受压力的变化，不能正确反应实时水位，，被迫多次改造测井，更改不同的水位计，WFH-2型水位计在尾水测井中因水流波动大无法正常运行，现改为压力式水位计试运行。

4.2 元器件质量不高

(1) 主模块、调制解调器、短信机、电台等元件老化失效。

(2) 水位计编码器、雨量计反斗、干簧管等器件失效(水位计卡涩、误码、雨量计误差大)。

(3) 部分24Ah蓄电池质量差在汛后，不能保证测站的供电。

针对以上问题，需及时检修、更换失效元器件。

4.3 操作及维护不周

(1) 运行人员对设备不熟悉等原因造成误操作，电站人员切断交流电源未恢复，致使厂房显示中断，蓄电池被拉垮水位计无法工作等)。

(2) 维护人员因备件和交通工具造成对故障处理不及时(备件不足不能及时恢复运行，路况差不能出车)。

针对以上问题，首先要对运行维护人员进行技术培训，提高操作及维护工作水平，尽量避免误操作。此外，须预留足够的维护费用，使备件备品数量充足及时可用。同时，及时调派交通工具，安排专业人员尽快恢复系统正常运行。

5 结 语

猫跳河流域水情自动测报系统的可靠性取决于3个方面，即信道、设备和软件的可靠性。目前，软件的可靠性基本达到要求，需提高信道和设备的可靠性。通过对系统更新改进，信道畅通率达到考核指标的95%。此外，改进了系统设计、元器件质量和设备操作维护，提高了设备的可靠性。采取有效措施后，保证了整个水情自动测报系统的可靠运行。

(编辑：陈紫薇)

2015-04-09

高泉荐，男,国电贵州电力有限公司红枫水力发电厂，工程师.

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