河北丰宁抽水蓄能电站水情自动测报系统越冬实践

2024-07-17贾晋贾涛万思旺

科技资讯 2024年10期

摘要：河北丰宁抽水蓄能电站水情自动测报系统所在区域冬季温度极低，为了保障电站正常、安全运行，对水情自动系统在冬季寒冷条件下运行情况进行了测试，观察、统计了极寒条件下系统各遥测站的电压以及通畅率，分析测试期间上、下水库的逐日最低气温过程、遥测站电压过程以及气温对遥测站电压的影响。结果表明：丰宁水情测报系统能够适应该地区冬季的严寒条件，测试期间水情数据报送及时、准确，遥测站平均通畅率达到98.8%，能够为丰宁抽水蓄能电站平稳运行提供水情信息保障。

关键词：滦河；河北丰宁抽水蓄能电站；水情测报系统；越冬测试

中图分类号：TV124文献标识码：B文章编号：

OverwinteringPracticeoftheAutomaticWaterSituationMonitoringandReportingSystemoftheFengningPumpedStoragePowerStationinHebei

JIAJin1JIATao1WANSiwang2

1.HebeiFengningPumpedStorageCo.，Ltd.，Chengde，HebeiProvince，068350China;2.PowerChinaBeijingEngineeringCorporationLimited，Beijing，100024China

Abstract：TheareawheretheautomaticwatersituationmonitoringandreportingsystemoftheFengningPumpedStoragePowerStationinHebeiislocatedhasverylowtemperatureinwinter.Inordertoensurethenormalandsafeoperationofthepowerstation，thispaperteststheoperationoftheautomaticwatersituationsystemundercoldconditionsinwinter，observesandcountsthevoltageandpatencyrateofitseachtelemetrystationunderextremelycoldconditions，andanalyzesthedailyminimumtemperatureprocessoftheupperstorage ;reservoirandthelowerstoragereservoir，thevoltageprocessoftelemetrystationsandtheinfluenceoftemperatureonthevoltageoftelemetrystationsduringthetestperiod.TheresultsshowthatthewatersituationmonitoringandreportingsysteminFengningcanadapttoitscoldconditionsinwinter，watersituationdataistimelyandaccuratelyreportedduringthetestperiod，andthattheaveragepatencyrateoftelemetrystationsreaches98.8%，whichcanprovidewatersituationinformationguaranteesforthesmoothoperationoftheFengningPumpedStoragePowerStation.

KeyWords：LuanheRiver;FengningPumpedStoragePowerStationinHebei;Watersituationmonitoringandreportingsystem;Overwinteringtest

河北丰宁抽水蓄能电站位于河北省承德市丰宁满族自治县境内，南距北京市180km，东南距承德市170km。电站总装机容量3600MW，是目前世界上已建成装机容量最大的抽水蓄能电站。为保障电站安全、稳定地运行，需要实时监测流域内水文情况，因此建立了河北丰宁抽水蓄能电站水情自动测报系统（以下简称丰宁水情测报系统）。系统所在地区冬季温度极低，为测试系统遥测站的抗寒能力，确保系统可以在极寒条件下正常工作，本文对系统进行越冬测试，分析系统在冬季的运行情况。

1概况

丰宁水情测报系统的覆盖范围为滦河流域西山湾水库—河北丰宁抽水蓄能电站坝址区间，横跨内蒙古自治区多伦县及河北省丰宁满族自治县，覆盖面积1802km2。

丰宁水情测报系统由中心站和遥测站组成，中心站设在丰宁电站业主营地，共设有13个遥测站，各遥测站相关信息见表1。

丰宁水情测报系统是利用现代传感器技术、通信技术、自动控制技术、计算机技术和各类水资源变化预报模型，自动采集水库、流域或指定区域内实时水情、雨情、气象等信息，为水资源合理利用提供水文预报以及防汛决策指挥所需的各类信息服务的综合自动化系统[1-2]。

遥测站主要由法拉第筒、遥测终端机、GPRS通信模块、北斗卫星天线、蓄电池、太阳能板、雨量筒、水位计等组成。遥测站可以实现雨量、水位等要素的实时监测、实时传输、固态存储，可以根据需求自定义测报时间间隔[3-4]。

2研究方法

为了达到寒冷地区水情测报系统全年运行、无人值守、减少维护的目的，遥测站设备采取了防潮、防冻、节能等技术措施。遥测设备固定在法拉第筒内，法拉第筒部分埋入地下，可以起到防潮、抗寒和防雷击等保护效果。本系统采用的ACS500数据采集器具有宽工作温度范围、极低的静态功耗等性能，能够保证遥测站在寒冷条件下正常工作。为保证遥测站续航能力，供电系统平时处于掉电状态，需要测报的时候提前上电预热，预热时间可以根据传感器的需要具体设置，测报完成后恢复掉电状态，这样可以保证冬季或连续阴雨天蓄电池电量充足、电压稳定[5]。

丰宁水情测报系统于2021年5月进行升级改造，6月份除彩虹桥外的12个遥测站和中心站逐步安装调试完毕，经过两个月试运行，系统处于稳定状态。西山湾水库—丰宁电站区间流域冬季温度较低，对遥测站设备抗寒能力要求很高，系统所有遥测站均参加本次越冬测试，测试时间为2021年10月1日至2022年4月30日。越冬测试主要方式为观测冬季遥测站电池电压、数据传输通畅率等，分析系统冬季的运行情况，检测设备的工作状态，针对出现的问题，提出相应的改进意见。

3结果分析

系统测试期间，实时监测各遥测站设备状态。遥测站设备冬季运行状态良好，巡检过程中未发现设备冻损现象，遥测站数据传输正常。

丰宁电站上、下水库气象站逐日最低气温过程线如图1所示。从图1中可以看出，测试期间内丰宁电站上水库最低气温达到-28.7℃（2021年12月25日），下水库最低气温达到-27.4℃（2022年2月15日）。测试期间上水库日最低气温平均值为-10.0℃，下水库日最低气温平均值为-8.7℃。图2为丰宁水情测报系统各遥测站测试期间日最低电压过程线，从图2中可以看出，各遥测站最低电压均大于12V，满足设备正常运行的电压要求。测试期间多数遥测站电压稳定，西山湾坝下水文站2021年12月至2022年2月时段内电压存在波动情况，分析其原因，可能是因为西山湾坝下水文站地势相对更高，纬度相对更大，因此，其气温更低，在冬季极寒条件下电压存在波动情况，但电压主要为向上波动，对遥测站正常工作没有影响。下阶段巡检过程将对西山湾坝下水文站进行进一步保温措施，考虑将目前的铅酸蓄电池改换为具有更好抗冻能力的胶体蓄电池，观察下个冬季其电压情况。图3为下水库水位雨量站日最低气温和日最低电压对比过程，从图中可以看出，电压受气温影响较大，随气温变化起伏；电压值气温较低时，蓄电池放电不充分，电压值较低，随着气温回升，电压相应变大。电压过程线中明显的凹凸点都有与之对应的气温过程，规律性较强。

丰宁水情测报系统遥测站越冬测试期间畅通率测试成果见表2。

通过以上统计，本系统平均畅通率为98.8%，达到NB/T35003-2013《水电工程水情自动测报系统技术规范》要求。

4问题与建议

（1）在冬季寒冷条件下，遥测站部分裸露在外的电缆较为脆弱，容易发生折断，建议增加保温措施或者更换低温耐折电缆。

（2）丰宁地区冬季寒冷且漫长，水情测报系统在寒冷条件下长期运行负担很重。由于上水库水位雨量站、下水库水位雨量站、拦沙库水位站遥测设备没有埋深于地下，蓄电池防冻工作至关重要，建议增加防冻措施或者更换为胶体电池。

（3）对类似西山湾坝下水文站电压波动较大等存在一定问题的遥测站进行更加全面、更加深入的维护，防微杜渐，确保水情测报系统长期稳定运行。

5结语

丰宁水情测报系统经过本次越冬测试证明：系统在冬季寒冷条件下运行稳定，遥测站与中心站通信畅通，水情数据接收正常，远程命令可以快速、准确发送，系统能够为丰宁抽水蓄能电站提供长期可靠的水情信息。本次越冬测试为丰宁电站安全稳定运行提供了有力保障，为寒冷地区水情自动测报系统建设提供了实践经验。

参考文献

[1]国家能源局.水电工程水情自动测报系统技术规范：NB/T35003-2013[M].中国电力出版社，2013.

[2]王占林.关于水情自动测报系统接收方式的思考[J].水利规划与设计，2016（5）：32-33，103.

[3]陈建平，崔伟，吴晓东，张雪.嫩右支流水情自动测报系统的改进及应用[J].东北水利水电，2017，35（8）：69-70.