万家寨引黄工程水力量测系统运行分析研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文第一章绪论水是人类生存、经济发展和社会进步的生命线，是实现可持续发展的重要物质基础。随着人口增长和社会经济的发展，人类对水的需求量日益增大，可利用的水资源量的多少愈加成为制约一个城市、～个地区乃至一个国家经济、社会可持续发展的关键因素，为解决水资源的时空分布不均阀题以及缓解由于用水量的增加两产生的供需矛盾，人们兴建了许多跨流域、长距离的大型引水工程。例如，我国建于2200多年前的四川都江壤工程、1985年建成的引滦入津工程、1989年建成的引黄济青工程、2002年建成的万家寨引黄入晋工

2、程以及目前正在建设的南水北调工程等；国终如美国在20世纪40年代建成的“中央河谷工程"、70年代建成的“加州水工程"，澳大剩贬在5肚南O年代建成的“雪山工程’’，巴基斯坦在60_oO年代建成的西水东调工程等。大型引水工程耗资巨大、建设艰难，建成后的工程运行管理水平的高低将直接影响工程安全及其经济效益的发挥。由于水利量测设备陈l墨和水利量测技术落后，无论国内还是国外，大型引水工程的自动化和现代化水平都比较低下，直到上个世纪90年代中期以来，得益于现代计算机技术和透信技术的迅猛发展，水力量测技术不断进步和水力量测设备日

3、益先进，许多在建和拟建的大型水利工程本身的重要性和复杂性所要求的技术难题逐步得到了解决，现代化的水利工程建成以后要求高度科学、严密的调度控制和运行管理，丽大型引水工程无不运行复杂，水泵、阀门、管道等设备的运行工况以及泵站、调节池、减压阅室、水库、隧洞、渡槽、埋涵等水工建筑物的运行状态都将关系到工程全线的协调、稳定、安全运行。如何及时了解和掌握这些设备和建筑物的运行状况，怎样对整个工程运行状态进行实时分析并为调度控制提供依据，如何根据历史运行数据对工程未来运行状态进行预测和优化运行管理决策，这些阀题的解决无疑将大大推

4、动工程运行调度控制的自动化、现代化进程并提高管理决策的科学化水平。1．1水力量测系统的概念近年来，随着水利信息技术在水利行业的迅速发展，水利量测技术作为信息技术中获取数据的重要环节，已成为不可或缺的技术手段。水利量测技术是水利信息化的技术支柱。而水力量测技术仅仅是其中的一部分。它是指人们为实现长距离大型弓

5、水工程的监测控太原理工大学硕士研究生学位论文制、运行调度的自动化，利用先进的量测设备对工程运行中的流量、水位、流速、压力、水温、水质和含沙量等水力参数进行监测、采集并借助于计算机系统进行数据分析，为工程运行调度控

6、制决策提供科学依据的重要技术基础。目前，无论国内还是国外，将水力量测作为一个系统来进行专门的研究都处于刚刚起步阶段。1993年12月，原水利部电力部天津勘测设计研究院在《山西省万家寨引黄入晋工程自动化系统总体方案设计报告》中首次提出了水力量测系纠I】(HydraulicMeasureSystem)的概念，该设计中将水力量测系统作为工程全线自动化系统的一个子系统，包括水力量测仪器设备选型、量测站点布置、测量控制单元及通信系统四部分。系统组成结构图见图1．1。图1．1水力量测系统组成结构图Figl一1Thestruct

7、ureofHydraulicMeasureSystem1．1．1水力量测系统的特点水力量测系统作为大型引水工程全线自动化系统的一个子系统，承担着为工程自动控制和运行调度提供基础数据的任务，由于该系统涉及量测设备、站点建设、数据采集、通信系统等多个部分，使得整个系统的运行调度复杂，呈现出如下特点：(1)水力量测设备和仪器均采用电子仪器。根据工程自动控制和调度的要求，与量测水力学参数常用的传统式仪器相比较，水力量测系统中均选用电子仪器。它是利用近代发展起来的“非电量的电测法”，把一般力学数据转换为微电量，并能实现“无接

8、触(或无干扰)测量”，尤其在数据采集、传输和数据处理方面，具有明显的优点，得到了广泛的应用，特别是在水击波变化剧烈的场合，尤其如此。2太原理工大学硕士研究生学位论文(2)量测站点的布置要根据调度控制的要求和输水设施安全运行的要求，结合工程主体建筑物及输水线路的总体布置来进霞。由于大型引水工程距离长，要在相当长的线路上实现控制要求是菲常困难而且是不经济的，所以一般采取在关键控制点处对主要的水力学参数进行益测。这样，只要使关键控制点的监测参数值符合控制要求，就能实现工程全线安全、稳定地运行【2】。(3)数据采集单元均选

9、用目前在自动化控制系统中普遍采用的可编程控制器PLC(ProgrammableLogicController)。它是专为在工业环境下应用藤设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有储存器、可以编制程序的控制器。它能够储存和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作，并透过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。具有高可靠性、灵活通用