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水电厂水情自动测报系统和电网水调自动化系统的发展回顾与展望
裴哲义
摘要本文对我国水电厂水情自动测报系统和电网水库调度自动化系统的建
设和发展情况进行了较为全面的回顾和分析,阐述了水调自动化系统在水电厂防
洪和发电及电网经济运行等方面所发挥的作用和效益，提出了存在的问题和今
后工作的建议，对今后水电厂水情自动测报系统和电网水调自动化系统的发展
和运行管理将起到一定的积极作用。
关键词：水情测报水调自动化回顾展望
一、发展回顾
水电厂水情自动测报系统（以下简称测报系统）是一个集通信、计算机、水文和遥测等先进科学技术于一体的多学科系统工程，是水电厂和电网水库调度自动化的基础。电力系统水电厂测报系统建设从八十年代初开始起步，经过20多年不懈的努力和实践，测报系统的建设得到了很大发展。目前，电力系统大中型水电厂都建立了测报系统，并且已成为水电厂电力生产过程中重要的组成部分，正为水电厂的经济运行和安全渡汛发挥着越来越大的作用。
水电厂测报系统的建设发展主要经历了四个发展阶段：第一阶段为开发研制阶段，即1980－1990年。该阶段的一个重要特点是开发和引进并举，如丰满白山测报系统为引进美国SM公司的设备，黄龙滩水电厂测报系统是利用国产设备自行研制开发。经过近10年的努力，第一阶段约有11个测报系统投运；第二阶段为快速发展阶段，即1990－1996年。该阶段的一个明显特点是系统建设速度加快，特别是原能源部“水电厂水情自动测报系统经验交流会”的召开，有效地推进了测报系统的健康顺利发展，该阶段建成投运的测报系统达42个，约为第一阶段测报系统建设数目总和的4倍，如新安江、五强溪和丰树坝等水电厂测报系统；第三阶段为稳步发展和提高阶段，即1996-2000年。该阶段的特点是系统建设
速度有所减缓，系统建设管理的技术水平显著提高，技术革新和改造的力度加大，安康、富春江、龚嘴等水电站测报系统相继进行改造。特别是卫星通信技术在测报系统的应用，有效地提高了偏远山区、地形复杂地区测报系统运行的可靠性。同时，建设管理的水平也不断提高，《水电厂水情自动测报系统管理办法》和《水利水电工程水情自动测报系统设计规定》（DL/T 5051-1996）的颁布和实施，对提高水电厂测报系统的建设管理水平发挥了积极作用；第四阶段为实用化阶段，即2000年至今。该阶段的特点是以实用化为目标的技术改造力度进一步加大，系统可靠性和运行管理水平明显提高。《水电厂水情自动测报系统实用化要求和验收细则》的颁布和实施，有效地促进了测报系统管理水平的提高。2000年11月福建水口水电厂率先在全国通过了实用化验收，标志着水电厂测报系统管理进入了一个新的历史阶段。目前，已有白山、丰满、莲花、柘林、新安江、紧水滩、水口、鲁布革等近20座水电站测报系统通过实用化验收。其间，由于体制改革等原因，实用化验收工作暂缓进行，这就是为什么只有少数水电厂测报系统通过了实用化验收的重要原因。
水库调度从过去一厂一站的单库调度，发展到现在的梯级调度甚至全网或跨网的补偿调度，都需要有现代化的信息收集和处理手段，来保证及时和正确的水库调度决策，以保证电网的安全经济运行。因此，利用现代先进科技，建设电网水调自动化系统，就成为提升水库调度手段、提高电网经济效益和加强电网现代化管理的必然选择。
与水电厂测报系统的发展过程类似，电网水调自动化系统的发展大约也经历了四个阶段，不同的是由于计算机和通信技术的进步以及水电厂测报系统建设管理经验积累，电网水调自动化系统发展的四个阶段相对较短，且相互交叠。第一阶段为研发阶段，即1995年到1997年。经过3年的努力，1997年，西北和福建电网水调自动化系统相继投入运行。在研发阶段的后期，即1997年2月电力工业部颁发了《全国电网调度自动化“九五”计划纲要》（以下简称《计划纲要》），不仅明确提出国调中心电网调度自动化系统中要增加水调自动化功能，而且要求东北、华东、华中、西北网局和南方电力联营公司及10～14个省局建成水调自动化系统，实现水调信息自动采集、监视、处理、分析等功能；第二阶段为快速发展阶段，即1998年-2000年。《计划纲要》的颁布执行，大力推动了电力系统水调自动化工作，各有关网、省电力局（电力公司），特别是水电比重较大的广西、贵州及云南等单位，纷纷动员起来，按照《计划纲要》的目标和要求，结合本网的具体情况，因地制宜地开展了本网的水调自动化系统建设工作，使电网水调度自动化的建设进入一个新的时期。该阶段投运的项目有广东、广西、云南、贵州和南电联水调自动化系统；第三阶段为规范发展和实用化阶段，即2000年至2002年，该阶段投运的项目有华中、东北和甘肃等电网水调自动化系统。其间，为规范各级水调自动化系统的建设管理，国调中心于 2000年颁布了“电力系统水调自动化功能规范”和“电力系统实时数据通信应用层协议DL476—92在水调系中的应用”，并于2001年5月份，颁发了《电网水调自动化系统实用化要求和验收细则》；各有关部门以实用化为目标，严把建设质量，严格水调自动化系统管理。同时，积极应用先进
的科学技术，不断扩展水调自动化系统功能，并通过多阶层技术、双网技术、GIS技术等先进技术的应用，使电网水调自动化系统的安全性、可靠性和实效性得到进一步提高。到2002年底，先后有福建、东北和华中电网水调自动化系统达到实用化要求，并通过了国调中心组织的实用化验收。第四阶段为联网运行阶段，即2003年至今，2003年8月，国调中心水调自动化系统二期工程投入运行，并完成了与东北、华中、西北和福建电网以及三峡和葛洲坝电站梯级水调自动化系统的接入工作，实现了国家电网内重点水电厂水雨情信息在国调侧的实时显示和分析功能，初步形成了国家电网互联水调自动化网络体系。其间新投运的项目还有湖南和四川电网水调自动化系统。截至目前，包括南方电网在内，全国已有国调、南方、东北、华中、西北、华东、福建、广东、广西、贵州、云南、甘肃、湖南、四川、江西、重庆、浙江、安徽和新疆电网共19个水调自动化系统建成投运。其中，东北、华中、西北、福建、甘肃、湖南、四川、江西电网8个系统达到了实用化要求并通过国调中心组织的专家验收（由于体制变化，南方电网没有进行实用化验收工作）。
二、效益综述
水电厂测报系统的建立，特别是电网水调自动化系统的建成投运，实现了水电厂及电网水情数据的自动采集、监视、处理和分析，为水电厂安全渡汛提供了及时准确的水情信息，也使全网范围内的水库优化调度及水火电优化调度成为可能。实践证明，水情自动测报及电网水调自动化系统在保证水电站防洪安全、保证电网安全经济运行以及增发水电方面发了挥重要作用，具有显著的经济效益和良好的社会效益。
1995年夏，丰满、白山发生了百年不遇的大洪水，丰满最大入库流量达16350m3/s，洪水期间，地方通信中断，人工报汛停止，但测报系统运行正常，发挥了关键作用。为水库调度决策提供了及时可靠的水情，赢得了水库调度的主动权，充分发挥了丰满、白山水库的联合调度和调蓄洪水作用。丰满最大出库流量仅有4500m3/s，削减洪峰72％，确保了丰满、白山大坝和下游人民生命财产的安全，社会效益显著。
福建省电网水调自动化系统能迅速、准确地采集电网调度范围内水电厂所辖流域的全部雨、水情信息和洪水预报结果，实现了雨水情信息采集、传输、水务计算、图形报表、汛情动态监视自动化。该水调自动化系统的各项功能达到较高的实用化水平，并便于2001年12月率先在全国通过了国调中心组织的实用化验收。水调自动化系统建成初期，就在“98.6”闽江特大洪水的调度中准确地提供了调度决策所需信息，对成功地抗御特大洪水，减轻上、下游地区洪灾损失发挥了重大作用。该水调自动化系统投运以来，通过不断完善，已成为一个具有防洪、发电和优化调度等辅助决策支持功能的调度自动化系统，在电网防洪、发电和水火电优化调度方面发挥了积极作用，取得显著成效。不仅实现了水电厂和电网的安全渡汛，且水能利用提高率在全国也连年名列前列。特别是2003年和2004年，福建电网连续两年遭遇历史特枯年份，水口、沙溪口、安砂等水库遭遇了有水文记载以来的最枯年份。
在大旱之年，福建省电网水调人员充分利用水调自动化采集的雨水情实时信息及气象信息，密切监视水情变化趋势，认真做好来水分析，并利用已建成的“水电站群发电优化调度决策支持系统”，科学、合理地安排电网发电计划安排，在严重干旱的情况下，使得水库有限的水量得到最充分的利用，两年节水增发率均超过10%，节水多发电量总计约15亿kW.h。
华中电网水调自动化系统是一个采用先进的计算机及网络通信技术建立的，以华中电力调度通信中心为中心站，以6个网调直调水电厂为分中心站，并联结国家电力调度通信中心和湖南电网水调自动化分中心的广域计算机网络。该水调自动化系统数据来源多，种类复杂，涉及面广，不仅有来自华中电网重点水电厂的水情和发电信息，还有华中四省联络线及相关线路潮流信息及中心EMS系统和DMIS系统的有关信息；同时，水调自动化系统还具有下传水电厂的发电计划和相关水电厂水情信息的功能。各分中心可共享水调自动化系统多种水情、气象、电力数据，为水库发电、防洪提供了科学手段，发挥了水调自动化系统联网的优势。
该水调自动化系统自2001年底投入运行以来，在电力生产中发挥了重要作用，取得了很好的经济和社会效益，并于2002年12月通过了国家电力调度通信中心组织的实用化验收。水调自动化系统为水库调度人员及时了解网内主要水电厂的实时水雨情况及水电厂运行情况提供了技术保障，为调度决策提供了及时、科学的依据，水电厂水能利用提高率有明显提高，节水增发电量显著增加。2002年网调直调的考核水电厂水能利用提高率达到5.64%，比2001年提高1.54%，多增发电量3.834亿kW.h，若按当年华中电网平均上网电价0.267元/kW.h计算，相当于增加产值1.023亿元。
东北电网水调自动化系统的建成投运，为有效地实施水电厂的经济运行和电网水库调度运行管理提供了更加科学合理的决策支持手段，且取得了明显的经济效益。首先通过合理控制和抬高径流式水电厂的运行水位，提高发电效率，增加发电量。如在2002和2003年的调度过程中，通过及时跟踪分析红石和太平湾水电厂的水情变化和实际运行情况，保持高水位运行，提高水库发电效率，总计多发电量4100多万kW.h，折合人民币700多万元。再者是对大型水库进行优化调度，如2004年，针对春汛和主汛期的来水特点，充分发挥水调自动化系统信息快，覆盖面广的特点，及时跟踪来水情况，优化水库调度，合理安排电网和电厂的运行方式。云峰、水丰、桓仁三大水库共减少弃水24.7亿立方米。白山、丰满、云峰、水丰四大水库共节水增发4亿kW.h，水能利用提高率为达到8.63% 。
初步形成的国家电网水库调度自动化网络，不仅在一定程度上实现了水情信息的共享，而且为国调中心监督和指导电网内重点水电厂的运行提供了基础和保障，为各级领导进行科学的决策提供了及时可靠的水情信息。通过各级调度部门的共同努力和精心调度，充分发挥互联水调自动化系统的功能和作用，密切跟踪水情，优化水库运行，提高水库发电效率，取得显著经济效益。2007年，国家电网年节水增发电量超过100亿kW.h，相当于节约标准煤约300多万吨，且为缓解电力供需矛盾做出了积极贡献。
三、存在问题
经过20多年的努力和发展，水电厂测报系统和电网水调自动化系统的发展取得了一定成就，建设、管理和运行方面也已步入正规化和规范化的轨道。全国大中型水电厂都建设了水情自动测报系统，包括国调在内的全国多数水电比重较大的电网调度机构都已建成了水调自动化系统，且在电网防洪和经济运行等方面发挥了积极的作用。但在发展过程中，仍然存在一些问题，主要表现在以下几个方面：
1、水调自动化系统建设发展不平衡。
尽管全国已有国调、南方、东北、华中、西北、华东、福建、广东、广西、贵州、云南、甘肃、湖南、四川、江西、重庆、浙江、安徽和新疆电网共19个水调自动化系统建成投运，并有8个电网水调自动化系统达到了实用化要求，水调自动化建设取得了一定成就，但从系统建设和发展的整体角度来看，建设发展工作仍显不平衡。一是部分工作开展较早的单位，如东北、西北、福建和甘肃电网，根据水调工作的需要，结合电网调度自动化发展实际，已建或正在建设第二代的水调自动化系统，水调自动化系统的技术和应用管理水平迈上了一个新的台阶；二是一些系统还未达到实用化要求的单位，如华东、重庆等电网，正在积极地完善系统，尽早达到实用化要求，通过实用化验收；三是还有一些单位，水调自动化系统的建设工作相对滞后，仍处在规划和起步阶段，一定程度上影响了水电调度工作的质量和效率。
2、水调自动化系统高级应用功能相对薄弱
经过十几年的发展，水调自动化系统形成了较为完善的系统应用平台和基础应用软件，而高级应用的功能则相对薄弱。一是高级应用功能不规范。表现在一些较早建设应用水调自动化系统的单位，如东北、华中、福建、广东等调度机构，在建设初期就开发了部分高级应用软件，系统投运时就具备了一定的高级应用功能。还有一些单位，系统初期投运以数据采集、处理为主，能完成日常水务管理功能，高级应用软件相对较少。虽然经过不断的完善，大部分系统具备了一定的高级应用功能。但总体来看，高级应用功能参差不齐，缺乏规范；二是高级应用软件不标准。由于高级应用功能缺乏统一的规范，加之由不同的单位开发，多为高校研究项目成果，各有特点，各有优劣，没有形成标准的、成熟的系列产品。
3、水电厂测报系统更新改造问题
80年代初至今，水电厂测报系统走过了20多年的发展历程，电力系统中大中型水电厂都建立了测报系统，并在防洪渡汛及经济调度方面发挥了积极有效的作用，测报系统的建设和运行取得了许多成功的经验。但不可回避的是，一些早期建设的测报系统将会不同程度地出现设备老化、备品备件不足、应用软件版本低等问题，测报系统更新改造和升级将是今后一个时期面临的不可忽视的问题。
4、整体运行管理水平需进一步提高
水电厂水情自动测报和电网水调自动化系统是一个有机的、不可割裂的整体，但由于管理体制等原因，使水调自动化系统运行管理面临新的挑战。一是一些水电厂水情自动测报系统管理不善，系统可靠性降低，出现漏报、迟报和错报现象，致使电网水调自动化系统数据准确性下降；二是由于水电站水情测报系统与电网水调自动化系统分属不同的管理主体，在信息报送范围和频度方面存在一定的问题和矛盾，致使水调自动化系统不能有效监控水电站流域水雨情和水库运行状态，一定程度上降低了水调自动化系统的效益；三是联网运行的水调自动化之间由于通信网络中断和数据不同步等问题，影响到整个系统的运行的稳定性和信息的可靠性。
四．展望与建议
水调自动化系统的建设和管理已成为现代水库调度工作中一项极为重要的内容，继续推进电网水调自动化系统建设和管理的不断创新，是水库调度管理工作创新和提高的前提和基础。特别是随着水调自动化系统的逐步投入和联网运行，电网体制改革的深化和电力市场的发展，电网水调自动化系统包括电厂测报系统，又面临新的应用环境和需求，电网安全生产和电力市场运营对水调自动化系统的运行管理的要求也越来越高。因此，加强电网水调自动化系统包括电厂测报系统的建设和管理，不仅是提高水库调度工作水平的需要，也是电网安全稳定运行和电力市场发展的需要。为适应电网生产和电力市场发展的需要，建议今后做好以下几个方面的工作。
1、加强水电厂水情自动测报管理，提高运行可靠水平
水电厂水情测报系统是电网水调自动化系统主要的信息来源，是水调自动化系统的基础和有机的组成部分，它们的运行水平直接关系到各网、省调水调自动化系统作用的发挥，也必将影响到互联水调自动化系统的运行，必须进一步加强管理，提高运行可靠水平。一是要加快更新改造的步伐，对一些早期系统，特别是备品备件不足、系统可靠性下降较多的系统，要按照《水情自动测报技术条件》（DL/T1085-2008）要求，实施更新改造，保证测报系统的安全稳定和可靠运行；二是健全规章制度，依法搞好管理。建设和管理是水情自动测报系统发挥效益的两个重要环节，管理好一个测报系统比建设一个测报系统更难。要按照《水情自动测报系统运行维护规程》（DL/T 1014-2006）要求，健全管理制度，规范数据格式，完善通用考核指标，并根据国调中心颁发的《水电厂水情自动测报系统实用化要求和验收细则》的要求，继续开展实用化考核和验收工作，促进测报系统运行管理工作的进一步提高，更好地发挥测报系统的作用；三是要在目前厂网分开的条件下，加强电厂水情自动测报系统与电网水调自动化系统界面管理，制定和细化有关的管理规定，不断探索新的管理方法和方式，确保水电站流域水情信息和水库运行信息完整、准确和及时的传送到电网水调自
动化系统，以便调度部门进行科学的调度决策。
2、因地制宜推进水调自动化系统建设
采用先进实用的科学技术，因地制宜地开展电网水调自动化系统的建设，改善水电厂和电网水情信息采集、传输和交换的手段，不仅是提高水电厂防洪渡汛手段，进行科学水库调度的需要，同时也是适应新时期电力市场发展要求，适应现代电网管理的需要。因此，针对目前水调自动化系统发展建设不平衡的局面，还没有建设水调自动化系统的电网要按照调度“十一五”规划意见，结合电网的实际需要，因地制宜地开展水调自动化系统建设，提升水库调度技术手段，不断提高水库调度管理水平，尽早赶上水库调度自动化系统建设发展的步伐。
3、加强电网水调自动化系统的整体运行管理
随着新建水调自动化的不断投入，国家电网互联运行的水调自动化系统规模不断扩大。一方面，互连系统在实现信息共享，提高工作效率和管理水平方面将发挥更大和更重要的作用；另一方面，也对互联运行的水调自动化系统的整体管理水平提出了更高的要求。因此，已经建成水调自动化系统的单位，应不断完善水调自动化系统的功能，按照国调中心颁布的实用化标准和要求，切实落实各项功能和指标。不仅要保证水调自动化系统设备和软件的运行稳定，还要保证数据采集的准确和及时。同时要加强互联系统的整体管理，按照《国调水调自动化系统运行管理规定》要求，加强运行管理和指标考核，不断提高互联水调自动化系统的整体运行水平。
4、加强高级应用功能的研究开发和应用工作。
针对目前水调自动化系高级应用功能相对薄弱的问题，一是按照国调中心颁发的《电网水调自动化系统高级应用功能实用化要求和验收细则》的要求，不断完善和规范系统的高级应用功能，适应不断增长的水库调度工作的需要；二是针对电网水库调度工作的需要和电力市场发展的形势，开发规范、标准的高级应用程序，使水调自动化系统的高级应用功能更加科学、合理、实用；三是做好水调自动化系统的安全工作。要严格按照电力监管委员会发布的《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）和国调中心关于《电力调度系统二次系统安全防护实施意见》的有关要求，解决好水调自动化系统安全和网络安全的问题。
5、加强基础理论研究，不断提高水文预报技术水平。
水文预报是一项基础性的水库调度工作，也是水电厂水情自动测报系统和电网水调自动化系统高级应用功能的基础功能。加强水文预报工作，提高水文预报的精度，延长预见期，不仅是水电厂和电网正常生产调度的需要，也是电力市场发展的需要，对提高电厂的市场竞争能力，优化电网资源配置都有重要的作用。因此，必须加强水文预报等基础理论技术的研究，特别是中长期水文预报技术的研究，力争在预报模型和方法上取得较大突破，以适应新
时期电网调度和电力市场发展对水文预报工作的需要。
个人简历：
裴哲义男 1963年生，硕士，高级工程师。1989年华北水利水电学院河流动力学硕士研究生毕业，1989年-2008年在国家电力调度通信中心从事水库调度管理工作。三峡水库投运后，直接从事三峡水库调度运行工作。
水电厂水情自动测报系统和电网水调自动化系
统的发展回顾与展望
裴哲义
摘要本文对我国水电厂水情自动测报系统和电网水库调度自动化系统的建
设和发展情况进行了较为全面的回顾和分析,阐述了水调自动化系统在水电厂防
洪和发电及电网经济运行等方面所发挥的作用和效益，提出了存在的问题和今
后工作的建议，对今后水电厂水情自动测报系统和电网水调自动化系统的发展
和运行管理将起到一定的积极作用。
关键词：水情测报水调自动化回顾展望
Review and Expectation on the development of the Hydropower Station Hydrological Forecast Systems and the Grid Reservoir Operation Automation Systems
This paper presents you a general review and analysis on the development of the Hydropower Station Hydrological Forecast Systems (HSHFS) and the Grid Reservoir Operation Automation Systems (GROAS), which had brought about remarkable economic
and social benefits in the respect of flood control, generation and the grid economic operation. The paper indicates the existing problems in the processes of construction and management of the HSHFS and GROAS，and puts forward some suggestions which may promote the further development of the HSHFS and GROAS.