自編水情計(jì)算軟件實(shí)現(xiàn)電站發(fā)電與防汛自動(dòng)化

黃位烘

(清流優(yōu)恩電力有限責(zé)任公司，福建 清流 365300)

1 電站水情簡(jiǎn)介

電站自投產(chǎn)以來(lái)水文資料完全采用人工計(jì)算，需查找3-4個(gè)數(shù)據(jù)表后再經(jīng)計(jì)算，才能算出水庫(kù)入庫(kù)及出庫(kù)流量等所需的水文數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確率低，速度慢，運(yùn)行人員為此花費(fèi)不少時(shí)間[1]。特別是每年的主汛期，因庫(kù)容小，水庫(kù)入庫(kù)流量變化大(電站為日調(diào)節(jié))，有時(shí)甚至10分鐘就要計(jì)算一次，造成運(yùn)行中水文把控不準(zhǔn)，水庫(kù)預(yù)先安排騰庫(kù)不及時(shí)或蓄水太慢等影響水源的合理利用，電量無(wú)意中損失甚至危及上下流農(nóng)田及村莊[2]。每年的主汛期，運(yùn)行人員需安排一人專(zhuān)職計(jì)算水文情況，以并及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，確保電站的水情調(diào)度合理安全。

2 制作軟件的初期目的

針對(duì)電站存在的問(wèn)題，能否利用現(xiàn)有的中控后臺(tái)軟件，自編一套程序，能代替運(yùn)行人員重復(fù)繁瑣的查表計(jì)算工作？

工作中正好學(xué)到一些編程(VB)知識(shí)，并與中控后臺(tái)軟件廠家編程人員聯(lián)系，自編一套軟件。經(jīng)軟件多次調(diào)試并投入試運(yùn)行，許多功能不很理想，只能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，查表計(jì)算得出電站實(shí)時(shí)水文數(shù)據(jù)，形成報(bào)表并保存在電腦數(shù)據(jù)庫(kù)中隨時(shí)備查，也可打印輸出到表，從而減輕了運(yùn)行人員用人工查表計(jì)算填寫(xiě)的工作。

3 軟件編程的思路與步驟

3.1 電站必須有自己的三個(gè)水情數(shù)據(jù)表，并與數(shù)據(jù)庫(kù)總表鏈接

3.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接總表

數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接總表如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接總表

3.1.2 水庫(kù)庫(kù)容表

水庫(kù)庫(kù)容表如圖2所示。

圖2 水庫(kù)庫(kù)容表

3.1.3 機(jī)組耗水表

機(jī)組耗水表見(jiàn)圖3。

圖3 機(jī)組耗水表

3.1.4 閘門(mén)開(kāi)度排水表

閘門(mén)開(kāi)度排水表見(jiàn)圖4。

圖4 閘門(mén)開(kāi)度排水表

3.2 數(shù)據(jù)的采集與處理

計(jì)算電站水情還需要有水庫(kù)上游水位、電站尾水水位、機(jī)組的有功負(fù)荷(關(guān)公凹發(fā)電廠兩臺(tái)機(jī)組)及排水閘門(mén)開(kāi)度(三扇閘門(mén))，合計(jì)7塊表的數(shù)據(jù)，電站現(xiàn)用的配套表計(jì)廠家及型號(hào)如下：

1)水位測(cè)控儀：：TDS-34A67(0-30m)，rs485,6位數(shù)顯，要求精確到小數(shù)點(diǎn)第2位，即厘米級(jí)(三明市無(wú)線(xiàn)電八廠生產(chǎn))。

2)壓阻式壓力(液位)變送器： TDSB-416，(0-30m)(三明市無(wú)線(xiàn)電八廠生產(chǎn))。

3)閘門(mén)開(kāi)度顯示儀：FSX210B-12B0Y1/F。

4)機(jī)組有功負(fù)荷表(由機(jī)組測(cè)控單元箱提供)。

5)設(shè)備連接圖如圖5所示。

圖5 設(shè)備連接圖

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在表中(見(jiàn)圖6)，正常情況下間隔每一小時(shí)采集一次，因特殊情況，表計(jì)還可根據(jù)需要半小時(shí)或20分鐘，甚至10分鐘采集一次，還可以用手工輸入數(shù)據(jù)。

圖6 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示

3.3 數(shù)據(jù)定義與查表

數(shù)據(jù)的采集后必須進(jìn)行定義，使計(jì)算機(jī)能認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)條件一致，才能輸出正確數(shù)據(jù)，以免錯(cuò)誤或報(bào)數(shù)據(jù)不正確，計(jì)算機(jī)無(wú)法解決出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，所以此步至關(guān)重要，關(guān)系到下一步及整個(gè)軟件的核心問(wèn)題。

1)首先考慮數(shù)據(jù)取整，對(duì)水庫(kù)上、下游水位需精確到小數(shù)點(diǎn)兩位(即厘米)，機(jī)組的凈水頭由上、下游水位之差而得，機(jī)組的有功負(fù)荷精確到100kW，閘門(mén)的開(kāi)度精確到小數(shù)點(diǎn)一位(即分米)。

2)根據(jù)整理后的數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)庫(kù)中已知的條件，可查出以下3個(gè)數(shù)據(jù)：①根據(jù)上游水位對(duì)應(yīng)查表出現(xiàn)有的水庫(kù)庫(kù)容方數(shù)，m3；②根據(jù)凈水頭與機(jī)組的有功負(fù)荷兩個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)查表出各機(jī)組的耗水，m3/s；③根據(jù)閘門(mén)開(kāi)度與凈水頭兩個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)查表出各閘門(mén)的排水，m3/s。

3.4 數(shù)據(jù)分析計(jì)算

將表計(jì)數(shù)據(jù)與查表得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算是軟件開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵工作，根據(jù)原始數(shù)據(jù)及查表得出的各數(shù)據(jù)作為計(jì)算的依據(jù)，整個(gè)計(jì)算過(guò)程如下：

1)第一次保存的原始數(shù)據(jù)不進(jìn)行任何計(jì)算，也就是軟件第一次運(yùn)行采集第一套數(shù)據(jù)僅保存為下一次數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)比，此數(shù)據(jù)有表計(jì)數(shù)據(jù)顯示的7個(gè)表的數(shù)據(jù)和查表得到的3個(gè)數(shù)據(jù)。

2)第二次表計(jì)數(shù)據(jù)與查表得到的三個(gè)數(shù)據(jù)就必須進(jìn)行對(duì)比了，首先計(jì)算水庫(kù)這個(gè)小時(shí)與上一個(gè)小時(shí)的庫(kù)容差，即動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，也是實(shí)時(shí)變動(dòng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

3)庫(kù)容差有可能是正也可能是負(fù)，其值除以時(shí)間間隔值，s，就得出庫(kù)容偏差值，m3/s。

4)出庫(kù)流量=機(jī)組總耗水+閘門(mén)總排水。

5)入庫(kù)流量=機(jī)組總耗水+閘門(mén)總排水+庫(kù)容差(±)。

3.5 數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)

每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的采集、查表到計(jì)算由軟件編程實(shí)現(xiàn)，一步到位，并將需要的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)與表格相聯(lián)實(shí)時(shí)顯示，以供運(yùn)行人員了解電站的入出庫(kù)流量，更好的調(diào)整機(jī)組的負(fù)荷，做到高水頭，高效率運(yùn)行，真實(shí)現(xiàn)本軟件的功用，見(jiàn)表7。

圖7 數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)

4 軟件的進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)

1)根據(jù)電站上游的來(lái)水情況，對(duì)機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升降有功負(fù)荷

軟件能自動(dòng)分析電站上游的來(lái)水情況，并預(yù)定一個(gè)合理高水位，根據(jù)前一時(shí)點(diǎn)與后一個(gè)時(shí)點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)出一個(gè)增或減命令給當(dāng)前機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行升降有功負(fù)荷。來(lái)水變化不大，判斷維持原狀，時(shí)點(diǎn)與時(shí)點(diǎn)相聯(lián)形成曲線(xiàn)，負(fù)荷設(shè)定上下限，機(jī)組負(fù)荷遇上下限時(shí)語(yǔ)音報(bào)警或發(fā)短信通知值守人員，真正實(shí)現(xiàn)水電站無(wú)人值班少人值守，多發(fā)少損，高效運(yùn)行。

2)根據(jù)電站上游的來(lái)水情況，實(shí)現(xiàn)水情預(yù)警并對(duì)排水閘門(mén)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)閉操作

軟件經(jīng)進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)水情預(yù)警功能，電站水庫(kù)運(yùn)行數(shù)據(jù)達(dá)到各臨界點(diǎn)時(shí)進(jìn)行報(bào)警，如水位超高或偏低報(bào)警、來(lái)量在一個(gè)預(yù)定的時(shí)點(diǎn)內(nèi)忽增過(guò)量發(fā)出報(bào)警，排洪過(guò)量報(bào)警等等。

在設(shè)備完成可靠下，確定上游雨情，根據(jù)電站上游的來(lái)水情況經(jīng)水情預(yù)警后，結(jié)合電站的防汛議案要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟操作。軟件同時(shí)能自動(dòng)分析此時(shí)應(yīng)該開(kāi)啟多少開(kāi)度，并即時(shí)發(fā)出開(kāi)閘命令，維持上游水庫(kù)水位，保證在合理的水位段運(yùn)行，來(lái)水遞減后預(yù)留緩沖空間，軟件又自動(dòng)分析此時(shí)應(yīng)該關(guān)閉多少開(kāi)度，并發(fā)出關(guān)閘命令。

5 軟件運(yùn)行平臺(tái)

1)軟件在WINDOWS XP系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)編寫(xiě)。

2)以湖南長(zhǎng)沙華自后臺(tái)軟件MTC5.0中并列運(yùn)行。

6 結(jié) 語(yǔ)

軟件編程經(jīng)試運(yùn)行后穩(wěn)定可靠，對(duì)表計(jì)的提供的原始數(shù)據(jù)要求較高。一旦提供數(shù)據(jù)不精確，計(jì)算結(jié)果將無(wú)法滿(mǎn)足運(yùn)行中的需。解決的方法：數(shù)據(jù)出錯(cuò)可實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示，也可進(jìn)行人工輸入數(shù)據(jù)。

軟件的投入從根本解決了運(yùn)行人員最原始的手工計(jì)算，減輕了繁瑣的工作。在設(shè)備完全可靠下能實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)升降有功負(fù)荷，為電站帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的效益。軟件進(jìn)一步的深化開(kāi)發(fā)，還可以實(shí)現(xiàn)水情預(yù)警及排水閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)閉操作，真正達(dá)到水電站無(wú)人值班少人值守，遠(yuǎn)程操控。