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1 引言

沙縣城關(guān)水電站位于福建省沙縣上游 5 km 的閩江支流沙溪，上游距三明市約 20 km，具有發(fā)電、航運(yùn)相結(jié)合的綜合經(jīng)濟(jì)效益。水情自動測報(bào)系統(tǒng)是應(yīng)用遙測、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，對江河流域及水庫的降雨量、水位、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、報(bào)送和處理的信息系統(tǒng)，為水電站防洪調(diào)度、節(jié)水增發(fā)等操作提供重要依據(jù)。

 

沙縣城關(guān)水電站水情自動測報(bào)系統(tǒng)的范圍包括龍頭安砂水電站壩下水位雨量站以下至沙縣壩址的區(qū)間流域遙測站點(diǎn)。系統(tǒng)共設(shè)置沙縣城關(guān)電廠水調(diào)中心（中心站）1 個(gè)，16 個(gè)遙測站，2 個(gè)中繼站。自建站點(diǎn)為城關(guān)壩上、城關(guān)壩下兩站點(diǎn)，并采用超短波和GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙信道接收。在實(shí)際運(yùn)行中，城關(guān)壩上、城關(guān)壩下兩站點(diǎn)的水位測量曾出現(xiàn)一定的偏差，技術(shù)人員對此開展了研究并提出技改方案。

 

2 浮子式水位計(jì)測量原理及特點(diǎn)

在沙縣城關(guān)水電站原有的水情自動測報(bào)系統(tǒng)中，壩上、壩下 2 個(gè)水位站的水位數(shù)據(jù)采用浮子式水位計(jì)進(jìn)行測量。浮子式水位計(jì)安放在測量井的工作臺上，水位計(jì)由浮筒、配重錘、不銹鋼絲繩和計(jì)量輪等組成。其原理為：shou先設(shè)置井內(nèi)初始水位 H0，測量出井內(nèi)水深變化值 ΔH，則井內(nèi)水位為：H=H0+ΔH。

 

浮子式水位計(jì)為機(jī)械機(jī)構(gòu)，簡單可靠。但由于其安裝在測量井內(nèi)，井內(nèi)外通過連通管進(jìn)行連通，汛期時(shí)河水非常渾濁，連通管容易產(chǎn)生淤堵，若未及時(shí)疏通，測量井內(nèi)水位無法快速跟隨實(shí)際水位變化，會引起較大的測量誤差。

 

3 雷達(dá)物位計(jì)測量原理及特點(diǎn)

      雷達(dá)物位計(jì)作為高精度的物位儀表，已獲廣泛應(yīng)用。其雷達(dá)波由天線發(fā)出，抵達(dá)液面后反射，再被同一天線接收，雷達(dá)波往返的時(shí)間與天線到液面的距離成正比，故由此可以計(jì)算出實(shí)際液位。目前，雷達(dá)物位計(jì)測量技術(shù)日臻成熟，如改用雷達(dá)物位計(jì)進(jìn)行水位測量，只要選型得當(dāng)，安裝規(guī)范，參數(shù)設(shè)置正確，則能得出準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。但雷達(dá)物位計(jì)屬于電子產(chǎn)品，有賴于供電電源和數(shù)據(jù)通信的支持，電子元件在壽命上也有限制。安裝在戶外時(shí)，還存在密封不良進(jìn)水或受雷擊損壞等風(fēng)險(xiǎn)。

 

4 雙原理水位測量的改進(jìn)方案

水情自動測報(bào)系統(tǒng)在水電廠防洪度汛中具有極其重要的作用，為進(jìn)一步提高水位測量的可靠性，彌補(bǔ)浮子式水位計(jì)與雷達(dá)物位計(jì)在水位測量實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的弊端，沙縣城關(guān)水電站對水情測報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行了雷達(dá)物位計(jì)與浮子式水位計(jì)雙原理水位測

量的改進(jìn)。

 

4.1 改進(jìn)方案

在河道上下游避開湍流的合適位置各增設(shè) 1 個(gè)雷達(dá)物位計(jì)，用于測量上下游水位。將其輸出的信號與原有的浮子式水位計(jì)測量數(shù)據(jù)同時(shí)接入遙測終端，通過設(shè)置不同的賬號，發(fā)往中繼站，再由中繼站轉(zhuǎn)發(fā)至水情測報(bào)系統(tǒng)。在水情測報(bào)系統(tǒng)內(nèi)新增雙水位切換功能，通過修改雙水位記事本里的參數(shù)進(jìn)行水位采集來源的切換。同時(shí)，兩種不同原理的測量水位均通過監(jiān)控系統(tǒng)送至中控室的返回屏進(jìn)行顯示（圖 1）。

 

4.2 實(shí)際運(yùn)用

當(dāng)雷達(dá)物位計(jì)測量正常時(shí)，水情自動測報(bào)系統(tǒng)選擇使用雷達(dá)物位計(jì)所測數(shù)據(jù)。一旦雷達(dá)物位計(jì)出現(xiàn)故障，則可快速切換至浮子式水位計(jì)的測量數(shù)據(jù)，確保水位數(shù)據(jù)可靠性和準(zhǔn)確性。

 

5 結(jié)語

在水電站的水情自動測報(bào)系統(tǒng)中采用雷達(dá)物位計(jì)和浮子式水位計(jì)的雙原理水位報(bào)送，彌補(bǔ)了只用浮子水位計(jì)可能存在的水位數(shù)據(jù)更新不及時(shí)的問題，也彌補(bǔ)了只用雷達(dá)物位計(jì)可能因電子設(shè)備故障、雷擊、進(jìn)水以及供電電源消失造成的水位報(bào)送缺失的問題。

 

改進(jìn)后，在中控室可同時(shí)查看兩套不同原理的水位測量數(shù)據(jù)。當(dāng)雷達(dá)物位計(jì)測量正常時(shí)，水情自動測報(bào)系統(tǒng)選擇使用雷達(dá)物位計(jì)所測數(shù)據(jù)。一旦雷達(dá)物位計(jì)出現(xiàn)故障，則可快速切換至浮子式水位計(jì)的測量數(shù)據(jù)，確保了水位數(shù)據(jù)可靠性和準(zhǔn)確性。

 

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