自编水情计算软件实现电站发电与防汛自动化

黄位烘

(清流优恩电力有限责任公司，福建 清流 365300)

1 电站水情简介

电站自投产以来水文资料完全采用人工计算，需查找3-4个数据表后再经计算，才能算出水库入库及出库流量等所需的水文数据，计算结果准确率低，速度慢，运行人员为此花费不少时间[1]。特别是每年的主汛期，因库容小，水库入库流量变化大(电站为日调节)，有时甚至10分钟就要计算一次，造成运行中水文把控不准，水库预先安排腾库不及时或蓄水太慢等影响水源的合理利用，电量无意中损失甚至危及上下流农田及村庄[2]。每年的主汛期，运行人员需安排一人专职计算水文情况，以并及时采取应对措施，确保电站的水情调度合理安全。

2 制作软件的初期目的

针对电站存在的问题，能否利用现有的中控后台软件，自编一套程序，能代替运行人员重复繁琐的查表计算工作？

工作中正好学到一些编程(VB)知识，并与中控后台软件厂家编程人员联系，自编一套软件。经软件多次调试并投入试运行，许多功能不很理想，只能实现自动采集数据，查表计算得出电站实时水文数据，形成报表并保存在电脑数据库中随时备查，也可打印输出到表，从而减轻了运行人员用人工查表计算填写的工作。

3 软件编程的思路与步骤

3.1 电站必须有自己的三个水情数据表，并与数据库总表链接

3.1.1 数据库链接总表

数据库链接总表如图1所示。

图1 数据库链接总表

3.1.2 水库库容表

水库库容表如图2所示。

图2 水库库容表

3.1.3 机组耗水表

机组耗水表见图3。

图3 机组耗水表

3.1.4 闸门开度排水表

闸门开度排水表见图4。

图4 闸门开度排水表

3.2 数据的采集与处理

计算电站水情还需要有水库上游水位、电站尾水水位、机组的有功负荷(关公凹发电厂两台机组)及排水闸门开度(三扇闸门)，合计7块表的数据，电站现用的配套表计厂家及型号如下：

1)水位测控仪：：TDS-34A67(0-30m)，rs485,6位数显，要求精确到小数点第2位，即厘米级(三明市无线电八厂生产)。

2)压阻式压力(液位)变送器： TDSB-416，(0-30m)(三明市无线电八厂生产)。

3)闸门开度显示仪：FSX210B-12B0Y1/F。

4)机组有功负荷表(由机组测控单元箱提供)。

5)设备连接图如图5所示。

图5 设备连接图

数据实时显示在表中(见图6)，正常情况下间隔每一小时采集一次，因特殊情况，表计还可根据需要半小时或20分钟，甚至10分钟采集一次，还可以用手工输入数据。

图6 数据实时显示

3.3 数据定义与查表

数据的采集后必须进行定义，使计算机能认识到数据与数据库的现有数据条件一致，才能输出正确数据，以免错误或报数据不正确，计算机无法解决出现计算错误，所以此步至关重要，关系到下一步及整个软件的核心问题。

1)首先考虑数据取整，对水库上、下游水位需精确到小数点两位(即厘米)，机组的净水头由上、下游水位之差而得，机组的有功负荷精确到100kW，闸门的开度精确到小数点一位(即分米)。

2)根据整理后的数据按数据库中已知的条件，可查出以下3个数据：①根据上游水位对应查表出现有的水库库容方数，m3；②根据净水头与机组的有功负荷两个数据对应查表出各机组的耗水，m3/s；③根据闸门开度与净水头两个数据对应查表出各闸门的排水，m3/s。

3.4 数据分析计算

将表计数据与查表得出的数据进行计算是软件开发的关键工作，根据原始数据及查表得出的各数据作为计算的依据，整个计算过程如下：

1)第一次保存的原始数据不进行任何计算，也就是软件第一次运行采集第一套数据仅保存为下一次数据为基础对比，此数据有表计数据显示的7个表的数据和查表得到的3个数据。

2)第二次表计数据与查表得到的三个数据就必须进行对比了，首先计算水库这个小时与上一个小时的库容差，即动态的数据，也是实时变动数据的基础。

3)库容差有可能是正也可能是负，其值除以时间间隔值，s，就得出库容偏差值，m3/s。

4)出库流量=机组总耗水+闸门总排水。

5)入库流量=机组总耗水+闸门总排水+库容差(±)。

3.5 数据保存到数据库

每进行一次数据的采集、查表到计算由软件编程实现，一步到位，并将需要的数据保存到数据库中，数据库的数据与表格相联实时显示，以供运行人员了解电站的入出库流量，更好的调整机组的负荷，做到高水头，高效率运行，真实现本软件的功用，见表7。

图7 数据保存到数据库

4 软件的进一步深化设计

1)根据电站上游的来水情况，对机组实现自动升降有功负荷

软件能自动分析电站上游的来水情况，并预定一个合理高水位，根据前一时点与后一个时点的数据对比，发出一个增或减命令给当前机组状态进行升降有功负荷。来水变化不大，判断维持原状，时点与时点相联形成曲线，负荷设定上下限，机组负荷遇上下限时语音报警或发短信通知值守人员，真正实现水电站无人值班少人值守，多发少损，高效运行。

2)根据电站上游的来水情况，实现水情预警并对排水闸门实现自动开闭操作

软件经进一步深化设计实现水情预警功能，电站水库运行数据达到各临界点时进行报警，如水位超高或偏低报警、来量在一个预定的时点内忽增过量发出报警，排洪过量报警等等。

在设备完成可靠下，确定上游雨情，根据电站上游的来水情况经水情预警后，结合电站的防汛议案要求，实现对排水闸门自动开启操作。软件同时能自动分析此时应该开启多少开度，并即时发出开闸命令，维持上游水库水位，保证在合理的水位段运行，来水递减后预留缓冲空间，软件又自动分析此时应该关闭多少开度，并发出关闸命令。

5 软件运行平台

1)软件在WINDOWS XP系统中开发编写。

2)以湖南长沙华自后台软件MTC5.0中并列运行。

6 结 语

软件编程经试运行后稳定可靠，对表计的提供的原始数据要求较高。一旦提供数据不精确，计算结果将无法满足运行中的需。解决的方法：数据出错可实现报警提示，也可进行人工输入数据。

软件的投入从根本解决了运行人员最原始的手工计算，减轻了繁琐的工作。在设备完全可靠下能实现机组自动升降有功负荷，为电站带来长远的效益。软件进一步的深化开发，还可以实现水情预警及排水闸门自动开闭操作，真正达到水电站无人值班少人值守，远程操控。