特大型水庫(kù)綜合運(yùn)行調(diào)度平臺(tái)的構(gòu)建探討

劉揚(yáng)揚(yáng)

摘 要：長(zhǎng)江上游水庫(kù)作為我國(guó)重要的水源地之一，其供水量是我國(guó)原水供應(yīng)的主要組成部分。為確保水庫(kù)水質(zhì)優(yōu)良、機(jī)電設(shè)施完好、原水單位能耗低的效果，必須創(chuàng)建輸水設(shè)施綜合監(jiān)控、水質(zhì)監(jiān)控、視頻安防等數(shù)據(jù)庫(kù)，建立長(zhǎng)江上游水庫(kù)綜合運(yùn)行調(diào)度平臺(tái)，從而科學(xué)合理指導(dǎo)水庫(kù)運(yùn)行管理效果。

關(guān)鍵詞：特大型水庫(kù) 調(diào)度平臺(tái) 構(gòu)建

我國(guó)長(zhǎng)江上游區(qū)域?qū)儆谔卮笮退畮?kù)水電站格局，長(zhǎng)江流域水電能源分布情況展現(xiàn)出水文特異性與地理位置分散的時(shí)、空差異，成為特大型水庫(kù)綜合運(yùn)行調(diào)度提供最佳的互補(bǔ)條件。

1.長(zhǎng)江上游水庫(kù)開發(fā)現(xiàn)狀

長(zhǎng)江上游水資源更加豐富，干支流梯級(jí)水電開發(fā)規(guī)模不斷增大，長(zhǎng)江流域在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。長(zhǎng)江上游區(qū)域宜昌以上的技術(shù)開發(fā)裝機(jī)流量約為24萬MW左右，約占長(zhǎng)江全流域基于開發(fā)的87%，占據(jù)全國(guó)的40%。根據(jù)《長(zhǎng)江流域綜合利用規(guī)劃》相關(guān)要求可知，長(zhǎng)江上游規(guī)劃建立的裝機(jī)容量大于300MW的大型水電站有80多座，大于1000MW的水電站約有48座，總裝機(jī)容量大于15萬MW。目前，長(zhǎng)江上游梯度水能資源開發(fā)及水電站運(yùn)行狀態(tài)，必須正確認(rèn)識(shí)并處理存在的問題。常見的問題有：必須重視水能資源開發(fā)引發(fā)的水態(tài)環(huán)境問題，尋找包含合理調(diào)整調(diào)度方法在內(nèi)的各項(xiàng)工程及非工程措施，從而改善建立水電工程及其運(yùn)行情況產(chǎn)生的不良影響。

2.水庫(kù)綜合運(yùn)行管理的需求特點(diǎn)

（1）綜合管理信息量大

長(zhǎng)江上游水庫(kù)作為我國(guó)供水規(guī)模最大、受益人口的最佳飲水水庫(kù)，服務(wù)人口明顯增多。因水庫(kù)的獨(dú)特性和特殊性，決定長(zhǎng)江上游水庫(kù)綜合運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)必須遵循提升可靠性，從而保障水庫(kù)的正常安全運(yùn)行。特大型水庫(kù)綜合管理系統(tǒng)匯集以下信息：水工建筑物有關(guān)的安全信息包括水庫(kù)大堤、取輸水泵房、實(shí)施監(jiān)測(cè)信息等。電氣設(shè)備相關(guān)的信息包含水泵電機(jī)、交直流控制電源、高低壓開關(guān)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及信息。視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含采集水庫(kù)設(shè)施、水質(zhì)、機(jī)電設(shè)備等實(shí)施圖像信息，用來正確核對(duì)采集信息、執(zhí)行調(diào)度命令、并配備安全保護(hù)設(shè)備功能。水庫(kù)區(qū)域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息包含長(zhǎng)江口獨(dú)具代表性的實(shí)時(shí)信息，庫(kù)內(nèi)外重要部位包含水質(zhì)有關(guān)及實(shí)施監(jiān)測(cè)信息，如：PH、電導(dǎo)率、濁度、總磷等等。水庫(kù)區(qū)域水情測(cè)報(bào)相關(guān)信息包含水庫(kù)的溫度、風(fēng)速、雨量等信息。

（2）集成采集、處理、應(yīng)用信息

水庫(kù)系統(tǒng)包含多項(xiàng)專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，從各個(gè)角度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和控制，它們作為原始數(shù)據(jù)的重要來源，也決定水庫(kù)系統(tǒng)信息源來自多個(gè)方面。各個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)可以采集、存儲(chǔ)、原始的數(shù)據(jù)信息，上述數(shù)據(jù)對(duì)專業(yè)系統(tǒng)提供相應(yīng)的服務(wù)從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用功能。各個(gè)監(jiān)控之間必須相互集成，從而形成有機(jī)整體，方便為用戶提供統(tǒng)一的集中監(jiān)控和管理措施，從而為全局高級(jí)分析絕對(duì)提供準(zhǔn)確的綜合性數(shù)據(jù)信息。

（3）解決調(diào)度復(fù)雜的問題

針對(duì)水庫(kù)復(fù)雜的運(yùn)行管理要求，水庫(kù)綜合自動(dòng)化管理及調(diào)度系統(tǒng)管理目標(biāo)是把水庫(kù)調(diào)度中心各個(gè)樞紐（水工設(shè)施觀測(cè)、視頻安防、水情水質(zhì)監(jiān)測(cè)等）自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)施集中監(jiān)測(cè)和控制，采用有關(guān)的模型水庫(kù)與調(diào)度庫(kù)，達(dá)到自動(dòng)化調(diào)度管理長(zhǎng)江上游水庫(kù)。所以，必須配備現(xiàn)代信息技術(shù)監(jiān)測(cè)和控制取水、輸水等環(huán)境，規(guī)定基礎(chǔ)資料必須完整、準(zhǔn)確，自動(dòng)檢測(cè)控制點(diǎn)與水庫(kù)GIS、MIS、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型等相互結(jié)合，提出最佳的調(diào)度控制依據(jù)和實(shí)施方案，有利于調(diào)度人員及時(shí)準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)并開展合理調(diào)度控制，達(dá)到全自動(dòng)化綜合運(yùn)行的效果。

3.特大型書庫(kù)綜合運(yùn)行及調(diào)度系統(tǒng)實(shí)施步驟

（1）設(shè)置合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

水庫(kù)系統(tǒng)使用高度可靠的網(wǎng)絡(luò)方案，SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)使用雙1000M環(huán)網(wǎng)冗余方案，并為視頻監(jiān)控系統(tǒng)配備大容量的視頻流和數(shù)據(jù)流傳輸專業(yè)環(huán)網(wǎng)，同時(shí)，為水庫(kù)創(chuàng)建電話通信、網(wǎng)絡(luò)廣播、辦公自動(dòng)化等輔助設(shè)施通信環(huán)網(wǎng)。長(zhǎng)江上游水庫(kù)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，包括一個(gè)調(diào)度中心和多個(gè)分控站大型網(wǎng)絡(luò)，分別為水庫(kù)調(diào)度中心、疏水泵站分控站、下游水閘分控站等。水庫(kù)的控制系統(tǒng)是一個(gè)分層次的調(diào)度中心，是個(gè)多系統(tǒng)（水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工程監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)、事故應(yīng)急系統(tǒng)等）集成的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，共設(shè)置多個(gè)計(jì)算機(jī)小局域網(wǎng)合并構(gòu)成的水庫(kù)總局網(wǎng)。

（2）配備恰當(dāng)?shù)能浖O(shè)置

水庫(kù)各分控站的監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、處理水質(zhì)、視頻等信息，并對(duì)采集獲得的信息展開管理和存儲(chǔ)，有選擇的將數(shù)據(jù)信息傳達(dá)到控制中心。分控站配備的軟件系統(tǒng)包含操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)表編輯軟件、I/O冗余采集系統(tǒng)。SCADA監(jiān)控系統(tǒng)等。調(diào)度中心系統(tǒng)是根據(jù)水庫(kù)的蓄水、取水、出水等物理特征，配合天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、長(zhǎng)江上游水預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、水動(dòng)力模型等展開預(yù)測(cè)和分析，輔助決策者提出最經(jīng)濟(jì)的方案。根據(jù)調(diào)度控制系統(tǒng)將該方案轉(zhuǎn)化成可執(zhí)行的命令對(duì)各個(gè)水閘、泵站的啟閉、開關(guān)實(shí)施控制。同時(shí)，調(diào)度控制系統(tǒng)可以依據(jù)事故應(yīng)急預(yù)案與聯(lián)合操作預(yù)案，達(dá)到合理、科學(xué)管理的目的。調(diào)度系統(tǒng)軟件設(shè)施也包含操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件、工業(yè)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)等，水庫(kù)整體的應(yīng)用軟件層次關(guān)系如圖1進(jìn)行構(gòu)建。

（3）水庫(kù)系統(tǒng)主要功能

綜合運(yùn)行調(diào)度平臺(tái)建立難點(diǎn)，必須將水工建筑。電氣設(shè)備、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水情監(jiān)測(cè)等多個(gè)系統(tǒng)模型的數(shù)據(jù)信息實(shí)施合理整合，創(chuàng)建水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)建水庫(kù)水庫(kù)監(jiān)測(cè)與節(jié)能系統(tǒng)、鹽度監(jiān)測(cè)與避咸蓄淡、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等調(diào)度模型，達(dá)到智能化管理調(diào)度水庫(kù)的目的。長(zhǎng)江上游水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)落實(shí)方案，先采用SCADA監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、人機(jī)界面展示等綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能。隨之借助專業(yè)GIS平臺(tái)軟件，確保各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示在地理信息平臺(tái)上，借助該軟件開發(fā)調(diào)度模型庫(kù)、調(diào)度軟件算法、調(diào)度聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等。水庫(kù)的避咸蓄淡、避污蓄清等相應(yīng)的水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)，待有關(guān)科研得到進(jìn)一步結(jié)論后，逐步完善并開發(fā)模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)。長(zhǎng)江上游水庫(kù)調(diào)度中心配備軟件的主要功能如表1。

4.結(jié)語

總之，建設(shè)合理的水庫(kù)綜合運(yùn)行調(diào)度平臺(tái)對(duì)長(zhǎng)江上游科學(xué)運(yùn)行及調(diào)度情況發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，待水庫(kù)建成后平穩(wěn)接受經(jīng)歷的多次大規(guī)模咸潮侵入和突發(fā)事件的考驗(yàn)，確保水庫(kù)的正常運(yùn)行。

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