摘要：河北豐寧抽水蓄能電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所在區(qū)域冬季溫度極低，為了保障電站正常、安全運(yùn)行，對(duì)水情自動(dòng)系統(tǒng)在冬季寒冷條件下運(yùn)行情況進(jìn)行了測(cè)試，觀察、統(tǒng)計(jì)了極寒條件下系統(tǒng)各遙測(cè)站的電壓以及通暢率，分析測(cè)試期間上、下水庫(kù)的逐日最低氣溫過(guò)程、遙測(cè)站電壓過(guò)程以及氣溫對(duì)遙測(cè)站電壓的影響。結(jié)果表明：豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)能夠適應(yīng)該地區(qū)冬季的嚴(yán)寒條件，測(cè)試期間水情數(shù)據(jù)報(bào)送及時(shí)、準(zhǔn)確，遙測(cè)站平均通暢率達(dá)到98.8%，能夠?yàn)樨S寧抽水蓄能電站平穩(wěn)運(yùn)行提供水情信息保障。

關(guān)鍵詞：灤河；河北豐寧抽水蓄能電站；水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)；越冬測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TV124文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：

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

河北豐寧抽水蓄能電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi)，南距北京市180km，東南距承德市170km。電站總裝機(jī)容量3600MW，是目前世界上已建成裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站。為保障電站安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流域內(nèi)水文情況，因此建立了河北豐寧抽水蓄能電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)）。系統(tǒng)所在地區(qū)冬季溫度極低，為測(cè)試系統(tǒng)遙測(cè)站的抗寒能力，確保系統(tǒng)可以在極寒條件下正常工作，本文對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行越冬測(cè)試，分析系統(tǒng)在冬季的運(yùn)行情況。

1概況

豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)的覆蓋范圍為灤河流域西山灣水庫(kù)—河北豐寧抽水蓄能電站壩址區(qū)間，橫跨內(nèi)蒙古自治區(qū)多倫縣及河北省豐寧滿族自治縣，覆蓋面積1802km2。

豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)由中心站和遙測(cè)站組成，中心站設(shè)在豐寧電站業(yè)主營(yíng)地，共設(shè)有13個(gè)遙測(cè)站，各遙測(cè)站相關(guān)信息見(jiàn)表1。

豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)是利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和各類(lèi)水資源變化預(yù)報(bào)模型，自動(dòng)采集水庫(kù)、流域或指定區(qū)域內(nèi)實(shí)時(shí)水情、雨情、氣象等信息，為水資源合理利用提供水文預(yù)報(bào)以及防汛決策指揮所需的各類(lèi)信息服務(wù)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)[1-2]。

遙測(cè)站主要由法拉第筒、遙測(cè)終端機(jī)、GPRS通信模塊、北斗衛(wèi)星天線、蓄電池、太陽(yáng)能板、雨量筒、水位計(jì)等組成。遙測(cè)站可以實(shí)現(xiàn)雨量、水位等要素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)傳輸、固態(tài)存儲(chǔ)，可以根據(jù)需求自定義測(cè)報(bào)時(shí)間間隔[3-4]。

2研究方法

為了達(dá)到寒冷地區(qū)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)全年運(yùn)行、無(wú)人值守、減少維護(hù)的目的，遙測(cè)站設(shè)備采取了防潮、防凍、節(jié)能等技術(shù)措施。遙測(cè)設(shè)備固定在法拉第筒內(nèi)，法拉第筒部分埋入地下，可以起到防潮、抗寒和防雷擊等保護(hù)效果。本系統(tǒng)采用的ACS500數(shù)據(jù)采集器具有寬工作溫度范圍、極低的靜態(tài)功耗等性能，能夠保證遙測(cè)站在寒冷條件下正常工作。為保證遙測(cè)站續(xù)航能力，供電系統(tǒng)平時(shí)處于掉電狀態(tài)，需要測(cè)報(bào)的時(shí)候提前上電預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間可以根據(jù)傳感器的需要具體設(shè)置，測(cè)報(bào)完成后恢復(fù)掉電狀態(tài)，這樣可以保證冬季或連續(xù)陰雨天蓄電池電量充足、電壓穩(wěn)定[5]。

豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)于2021年5月進(jìn)行升級(jí)改造，6月份除彩虹橋外的12個(gè)遙測(cè)站和中心站逐步安裝調(diào)試完畢，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月試運(yùn)行，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。西山灣水庫(kù)—豐寧電站區(qū)間流域冬季溫度較低，對(duì)遙測(cè)站設(shè)備抗寒能力要求很高，系統(tǒng)所有遙測(cè)站均參加本次越冬測(cè)試，測(cè)試時(shí)間為2021年10月1日至2022年4月30日。越冬測(cè)試主要方式為觀測(cè)冬季遙測(cè)站電池電壓、數(shù)據(jù)傳輸通暢率等，分析系統(tǒng)冬季的運(yùn)行情況，檢測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，提出相應(yīng)的改進(jìn)意見(jiàn)。

3結(jié)果分析

系統(tǒng)測(cè)試期間，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各遙測(cè)站設(shè)備狀態(tài)。遙測(cè)站設(shè)備冬季運(yùn)行狀態(tài)良好，巡檢過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)設(shè)備凍損現(xiàn)象，遙測(cè)站數(shù)據(jù)傳輸正常。

豐寧電站上、下水庫(kù)氣象站逐日最低氣溫過(guò)程線如圖1所示。從圖1中可以看出，測(cè)試期間內(nèi)豐寧電站上水庫(kù)最低氣溫達(dá)到-28.7℃（2021年12月25日），下水庫(kù)最低氣溫達(dá)到-27.4℃（2022年2月15日）。測(cè)試期間上水庫(kù)日最低氣溫平均值為-10.0℃，下水庫(kù)日最低氣溫平均值為-8.7℃。圖2為豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)各遙測(cè)站測(cè)試期間日最低電壓過(guò)程線，從圖2中可以看出，各遙測(cè)站最低電壓均大于12V，滿足設(shè)備正常運(yùn)行的電壓要求。測(cè)試期間多數(shù)遙測(cè)站電壓穩(wěn)定，西山灣壩下水文站2021年12月至2022年2月時(shí)段內(nèi)電壓存在波動(dòng)情況，分析其原因，可能是因?yàn)槲魃綖硥蜗滤恼镜貏?shì)相對(duì)更高，緯度相對(duì)更大，因此，其氣溫更低，在冬季極寒條件下電壓存在波動(dòng)情況，但電壓主要為向上波動(dòng)，對(duì)遙測(cè)站正常工作沒(méi)有影響。下階段巡檢過(guò)程將對(duì)西山灣壩下水文站進(jìn)行進(jìn)一步保溫措施，考慮將目前的鉛酸蓄電池改換為具有更好抗凍能力的膠體蓄電池，觀察下個(gè)冬季其電壓情況。圖3為下水庫(kù)水位雨量站日最低氣溫和日最低電壓對(duì)比過(guò)程，從圖中可以看出，電壓受氣溫影響較大，隨氣溫變化起伏；電壓值氣溫較低時(shí)，蓄電池放電不充分，電壓值較低，隨著氣溫回升，電壓相應(yīng)變大。電壓過(guò)程線中明顯的凹凸點(diǎn)都有與之對(duì)應(yīng)的氣溫過(guò)程，規(guī)律性較強(qiáng)。

豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)遙測(cè)站越冬測(cè)試期間暢通率測(cè)試成果見(jiàn)表2。

通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)，本系統(tǒng)平均暢通率為98.8%，達(dá)到NB/T35003-2013《水電工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求。

4問(wèn)題與建議

（1）在冬季寒冷條件下，遙測(cè)站部分裸露在外的電纜較為脆弱，容易發(fā)生折斷，建議增加保溫措施或者更換低溫耐折電纜。

（2）豐寧地區(qū)冬季寒冷且漫長(zhǎng)，水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)在寒冷條件下長(zhǎng)期運(yùn)行負(fù)擔(dān)很重。由于上水庫(kù)水位雨量站、下水庫(kù)水位雨量站、攔沙庫(kù)水位站遙測(cè)設(shè)備沒(méi)有埋深于地下，蓄電池防凍工作至關(guān)重要，建議增加防凍措施或者更換為膠體電池。

（3）對(duì)類(lèi)似西山灣壩下水文站電壓波動(dòng)較大等存在一定問(wèn)題的遙測(cè)站進(jìn)行更加全面、更加深入的維護(hù)，防微杜漸，確保水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)語(yǔ)

豐寧水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)本次越冬測(cè)試證明：系統(tǒng)在冬季寒冷條件下運(yùn)行穩(wěn)定，遙測(cè)站與中心站通信暢通，水情數(shù)據(jù)接收正常，遠(yuǎn)程命令可以快速、準(zhǔn)確發(fā)送，系統(tǒng)能夠?yàn)樨S寧抽水蓄能電站提供長(zhǎng)期可靠的水情信息。本次越冬測(cè)試為豐寧電站安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障，為寒冷地區(qū)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家能源局.水電工程水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范：NB/T35003-2013[M].中國(guó)電力出版社，2013.

[2]王占林.關(guān)于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)接收方式的思考[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016（5）：32-33，103.

[3]陳建平，崔偉，吳曉東，張雪.嫩右支流水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的改進(jìn)及應(yīng)用[J].東北水利水電，2017，35（8）：69-70.

[4]吳曉楷.安陽(yáng)河口水情自動(dòng)測(cè)報(bào)站技術(shù)方案設(shè)計(jì)[J].海河水利，2016（5）：44-46+54.

[5]劉宇，胡寶軍，于爽.寒區(qū)水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用[J].東北水利水電，2014，32（12）：59-61.