DL T 5051-1996(条文说明) 水利水电工程水情自动测报系统设计规定.pdf
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1、L 中华人民共租国电力行业标准p DL/T 5051 - 1996 水利水电工程水情自动测报系统设计规定条文说明主编单位:电力工业部成都勘测设计研究院批准部门:中华人民共和国电力工业部件咆片也If.良心1996北京目次1 总则.2 设计内容.19 3 功能及主要技术指标.21 4 水情预报与遥测站网.24 5 通信设计.27 6 数据处理.“.32 7 电源、过电压保护和接地.34 8 土建工程.36 16 1 苗,。、则1-0- I 水情自动测报系统是应用遥测、温信和计算机等技术,完成水情信息的实时收集、处理,为水利水电工程防洪、发电及其他综合利用目标优化调度服务的系统,是工程综合自动化的重
2、要组成部分。DLSOZ0-93水利水电工程可行性研究报告编制规程、DL50Zl-93水利水电工程初步设汁报告编制规程均规定了在工程设计中进行水情自动测报系统设计的要求,为统一设计准则和技术要求,特制定本规定。. o. 2 本规定系针对大型水利水电工程水情自动测报系统设计编制的。中型工程的设计参照执行本规定时,可根据工程需要和条件,j重当简化测报系统的功能和降低技术要求。工程等级按水利水电枢纽工程等级划分及设计标准SDJ12一78(山区、丘陵区部分)SDJ217-87平原、滨海区部分)确定。. o. 3 水情自动测报系统直接服务于水利水电工程的防洪和运行调度,是工程的重要组成部分,因此,各设计阶
3、段设计的内容和要求需与工程设计相适应。预可行性研究阶段须分析论证设置测报系统的必要性,编制测报系统规划;可行性研究初步设计)阶段编制测报系统总体设计;实施阶段进行测报系统技施设计。1. o. 4 水情自动测报系统的覆盖范围,指本测报系统遥测站分布的地区。工程上游已建测报系统的水情测报预报信息是本系统水情预报的重要依据,需要收集利用。设计中还应注意在通信方式和系统工作体制等方面与有关测报系统相互衔接协调,利用已建测报系统的条件,以有利于水情信息的传输和节约建设费用。1.0.s 本条规定了测报系统设计的指导思想和原则。水情自动测报技术发展较快,但有的新技术尚不够成熟,有17 的新产品性能尚未稳定,
4、而水情自动测报系统的可靠性和实时性要求较高,不同工程的测报条件也各有差异,因此,设计中要重视调查研究,不强求不切实际的技术要求,宜采用经过试用、考核和鉴定合格的新技术、新产品,选用高可靠性的定型设备,使设计的测报系统在实用、可靠的基础上,实现经济合理、技术先进的要求。水情自动测报系统设计中,还要重视各部分间的适应协调,以实现系统总体性能最优。1.0.6 情自动测报系统涉及的专业技术较广泛,相关的技术规范和标准较多,主要有如下标准:GBJ138 90 水位观测标准SL21-90 降水量观测规范GB11830-89 水文测报装置遥测水位计GB11831一89水文测报装置遥测雨量计SD138-85
5、水文情报预报规范GBJ42-81 工业企业通信设计技术规定GB9813-88 微型数字电子计算机通用技术条件GB2887 89 计算机场地技术条件以及国际无线电咨询委员会(CCIR)的有关建议和报告。18 2 设计内容2. o. 1 由于工程开发目标和运行特性的不同,不是每个工程都需要设置测报系统,因此,在预可行性研究阶段(对以水利为主要开发任务的工程,按照其设计阶段划分,则为可行性研究阶段)应结合工程实际,从防洪和运行调度的需要以及综合自动化要求等方面论证设置水情自动测报系统的必要性。需要设置时,本阶段应进行水情自动测报系统的规划。水情预报方案是拟定遥测站网的依据,需在拟定水情预报方案配置规
6、划的基础上,再拟定遥测站网方案。选择通信方式和拟定组网方案,需结合遥测站网的自然环境和社会条件。测报系统的建设费用,本阶段可按测报系统的规模(遥测站、中继站、中心站数)参照相似系统估算。2.0.2 可行性研究阶段(对以水利为主要开发任务的工程,则为初步设计阶段)要求对水情自动测报系统作全面的研究,以便基本确定测报系统的功能和主要部分的设计方案,编制投资概算。本阶段的水情预报方案,要求利用35年有代表性的水文资料进行初步编制,以便落实可实现的预见期和预报合格率,基本确定水情预报方案配置和遥测站网方案。为满足基本确定通信设计方案的要求,当采用超短波通信方式时,应作电技测试。设备配置方案包括测报系统
7、的硬件构成和主要设备类型、规格的设计方案。本阶段要求基本确定需配置的系统软件和应用软件目录。测报系统应具有较高的可靠性,但目前国内测报系统设备,尚缺乏切实完整的可靠性指标和长期考核数据,进行可靠性设计的条件还不成熟。目前暂要求依据设计方案所采取的技术指标和可19 靠性措施,结合测报系统的运行条件,分析说明测报系统的可靠性。测报系统的土建工程设计,本昕段仅要求拟定工程项目、主要工程位置和其基本尺本,以及估算土建工程量。测报系统的建设费用,本阶段应依据工程设计概算的奋关规定,分别按建筑工程费、机电设备及安装工程费和其他费用三部分编制。测报系统总体设计报告,需系统地说明测报系统的功能和各主要部分的设
8、计方案以及建设条件。需附流域水系及遥测站分布图、通信组网图,进行电波测试的系统,还需附电路测试报告。视需要可增列水情预报方案和遥测站网设计报告等附件。2.0.3 测报系统实施阶段的(技施)设计,是在总体设计的基础上,进一步确定各部分的设计方案,并完成测报系统建设所需要的施工设计图。当技施设计与初步设计间隔时间较长,情况变化较大,原设计方案的通信方式需作改变,或遥测站、中继站需作较大的调整时,应先修改总体设计,经审批后,再进行技施设计。20 3 功能及主要技术指标3. 1功能3. 1. 1 本条规定了水情自动测报系统均应具有的基本功能。对水情要素的自动采集,目前仅有水位、雨量传感器较为成熟,可实
9、现自动遥测。为满足尚无法自动采集的流量、蒸发量等水情要素的传输和水位超过传感器采集范围时的数据传输,以及遥测站设备检修时信息传输的需要,把人工置数自动传输也列为测报系统应具有的基本功能。3. 1.2 由于水情自动测报系统的遥测站、中继站较分散,一般又无人值守,为掌握系统的运行情况,及时采取相应的措施,以提高测报系统的可靠性,故本条规定了测报系统应具有的报警功能。3.1. 3 需由中心站控制遥测站运行的测报系统,可设置对设备的监控功能。由于设置对设备的监控功能,增加了设备的复杂性,系统的故障率和维护工作量也将相应增加,因此,设备监控功能的设置应慎重。有人值守的重要遥测站视需要可设置通话功能,但为
10、避免通话影响测报系统水情数据的正常传输,需设置通话功能时,应限制其使用条件和时间。3. 1.4 测报系统的通信设计、设备配置、防雷及电源等设计方案,应考虑在恶劣天气条件下,仍能实现数据采集、传输和处理功能,同时还应考虑配置当通信部分或全部中断时,依据少数重要遥测站水情信息进行预报或依据趋势性预报的应急方案,以便不中断预报作业,满足工程防洪的要求。3.2 主要技术指标3.2. 1 3.2.2 本条系参照SL2190降水量观测规范和GB11831-89水文测报装置遥测雨量计以及GBJ13890水位观测标准和GB1183089水文测报装置遥测水位计等技1 术标准,并考虑有利于测报系统正常运行而拟定的
11、。3.2.3 水情自动测报系统的响应速度,指完成一次全部遥测站水情数据收集、处理和预报作业的时间。目前国内已建的超短波通信应答式工作体制的测报系统的响应速度均少于lOmin,但考虑到测报系统遥测站较多时,水情预报作业时间可能增长F以及采用气象卫星或短被通信时,系统传输时间也较长等情况,故规定测报系统响应速度不宜超过20mm。3.2.4 设备的平均无故障工作时间(MTBF)是衡量测报系统可靠性的基本指标。目前,国内的测报系统建设时间尚短,缺乏关于系统的MTBF指标的统计分析,从部分已建测报系统对单站设备较短时期MTBF的统计,遥测站约4500h,中继站约6000h,中心站大于4500h.最近部分
12、厂家提供的MTBF指标,遥测站、中继站已大于等于600饨,中心站的MTBF也大于5000h。依据目前测报系统设备条件,并参考有关类似技术标准,故规定单站设备MTBF的下限为5000h。3.2.s 数据传输的月畅通率,是指该月内收集正确数据数与应收集数据数之比。根据部分已建超短搜通信方式的测报系统统计,平均畅通率均大于90%,因此,一般遥测站数据传输至中心站的月畅通率宜大于90%,考虑到重要测站的水情信息对预报作业甚为重要,应有更高的传输可靠性,如数据传输的月不畅通率为1%时,就可能出现持续七个多小时中断水情信息,将对预报作业影响较大,因此,规定重要测站数据传输月畅通率宜大于99%u 本条对测报
13、系统数据传输误码率的规定,是根据各种通信方式、设备和运行条件,结合水情测报需要等因素综合确定的。目前,已建的超短波通信测报系统及短波通信测报试验系统,其数据传输的误码率均已达到1104的指标。卫星通信和超短被通信,其信道误码率虽较低,但鉴于目前设备和管理维护条件,仍不宜确定更低的误码率指标。3.2.6 本条参照GB1183189水文测报装置遥测雨量计、22 GB11830-89水文测报装置遥测水位计及GB2887-89计算机场地技术条件等技术标准,规定了测报系统设备应具有的适应环境的能力。23 4 水情预报与遥测站网4, 1 水情预报方案4.1.1 水利水电工程常要求水情预报作出预见期长、精度
14、高的预报成果,但由于影响暴雨、洪水的因素复杂,随着预见期的增长,预报合格率一般会逐步降低,因此,为适应工程对水情预报的要求,宜采用多种预报方法,不同预见期方案的组合配置。在确定水情预报方案配置时,应包括工程受洪水威胁、遥测站通信中断的紧急情况下的水情预报应急方案。4.1. 2 为保证编制水情预报方案依据资料的可靠性,应采用审核后的成果。未经审核的水文资料,应经复核后方能使用。编制水情预报方案所引用的水文资料,应有足够的代表性,需包括大水年、中水年和小水年。流域内由于水利治理、开发等原因明显影响水文资料一致性,编制水情预报方案时,需作适当处理。4.1.3 鉴于一般工程坝址洪水与入库洪水差异不大,
15、故仅需编制坝址的水情预报方案。若工程形成的水库对产汇流条件有明显改变,编制的区间水情预报方案应在工程建成后,依据实测资料检验或修正。4. 1.4 利用流域水文模型编制的预报方案,需对模型进行检验。模型结构要符合水文规律,参数具有物理意义,并说明模型适用的条件和范围。对经验相关关系应进行物理成因分析,并阐明适用条件。4.1. s 为说明水情预报方案的有效性和可靠程度,本规定要求对编制的方案进行评定和检验。评定是引用编制方案的全部资料进行,检验是引用未参加编制方案的预留系列进行。水情预报方案合格率的指标按照SD138-85水文情报预报规范确定。24 4.2 遥测站网布设4. 2. 1 4.2.2
16、水利水电工程的水情自动测报系统一般是按一个独立的系统设计,故只有一个中心站。梯级工程及地区的总厂测报系统,可在下属分厂设立分中心。遥测站般包括雨量站、上带水文(位)站、入库水文站、库区水位站及坝上、坝下水位站、出库水文站等。重要遥测站指控制性的水文(位)站和对水情预报精度影响较大的雨量站。4.2.3 为节约水情自动测报系统建设费用和减少维护工作量,遥测站网应在满足水情预报要求的前提下,力求精简。新增遥测站根据工程运行管理需要设置,一般包括坝上、坝下水位站,入库站或有关干支流的控制性水文站及重要的雨量站。4.2.4 在优选遥测雨量站网时,应注意平面和高程分布上的合理性和代表性,暴雨中心经常出现的
17、地区宜有测站控制。4.2.s 4.2.6 为保证水情自动测报系统正常、安全运行,本条规定了中心站、遥测站选址应注意的事项。若无法避开干扰源,应采取必要的防护措施。4.2.1 本条规定遥测水位、雨量计宜布设在现有人工观测设施附近,如相距较远时,应作对比观测,目的是为了保持观测资料的连续性和一致性。4.3 水情数据采集4.3. 1 遥测水位计量程,指水位传感器的测量范围。不同地区、不同工程的水情自动测报系统,有的全年使用,有的仅用于汛期。因此,遥测水位计量程的下限,应依据其运行期可能出现的最低水位确定。4.3.2 现行遥测水位传感器有浮子式、压力式和声波式等三类。浮子式水位计技术较成熟、性能较稳定
18、,设备亦较简易,但需建水位测井,并常因淤堵等原因影响水位数据的采集,不宜用25 于水位变幅大或?可道提滩严重的河段。压力式和水介式超声波水位计不需建水位测井,但需在水下固定传感器探头,不宜用于河床冲淤变化大的呵段。4.3.3 超限是指洪水位超过遥测水位计量程。一般可采用人工观测,再置数传输的办法,实现超限水位的测报。4. 3. 4 为防止因故障而丢失遥测水情数据,参照国际标准草案ISO/DIS6419-2水文数据传输系统第二部分,系统要求的技术规定特作出本条规定3对有人工观测的遥测站,可不设置数据存储装置。26 5 通信设计s. 1 一般要求s. 1. 1 本条是水情自动测报系统通信设叶的总的
19、要求。水情自动测报系统是一个实时收集水情数据可靠性要求较高的系统,通信电路作为其中的重要组成部分,是数据传输的媒介,应能迅速、准确、可靠地传输水情数据。迅速是指通信电路应满足整个系统响应速度的要求;准确是指电路质量应满足误码率的要求;可靠是指通信电路应满足月畅通率的要求。s. 1.2 目前,水情自动测报系统中的通信方式除超短波、卫星、短波外,还有有线、微坡、流星余迹等。超短波通信的特点是信号传播较稳定、通信质量较高,但受地形和距离的限制需设主中继站,该方式较适宜于遥测站距离较近,中断站建设及维护条件较好地区的水情自动测报系统。由于它具有技术较成熟、设备较简单等优点,所以迄今为止,它在水情自动测
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