系统研究的推广实践

引黄工程自动化系统应属于计算机科学技术、自动控制技术、水力学和计算机仿真技术、水力和电力调度控制管理等科技领域。

引黄工程自动化项目组全体人员团结协作，在系统集成和管理方面取得了重大创新。利用广域网实现了集引黄工程全线水力和电力“监测、控制和数据获取（SCADA）”“工业电视图像监视（ITVS）”、“水力量测（HMS）”、“水力学过渡过程仿真”、“优化调度管理”为一体的大型引水工程计算机监控系统，可对具有大流量、高扬程、长距离、梯级泵站串联运行，沿线调蓄能力极为有限的大型封闭式输水工程实施调节、控制和调度管理。该系统采用开放式的分层分布结构，广域网按IEEE802.3或IEEE802.4设计，通信规约TCP/IP、DNP3.0，通信速率为2Mbps。站级局域网按IEEE802.3设计，通信规约采用TCP/IP，传输速率为10/100Mbps。现地级采用MODBUS及422/485总线，通信规约Rslink。系统响应时间遥测量≤±1.0%，遥信遥控遥调成功率99.9%，流量平衡控制执行周期时间3min，自动控制指令执行响应时间≤2s；引水流量48m3/s，每年引水量为12亿m3，全年不间断向太原市供水6.4亿m3，达到了国际同类项目的领先水平。

山西省万家寨引黄工程计算机监控系统项目自2004年7月通过总体验收并投入运行以来，实现了引黄工程全线输水监测、控制和调度的自动化，确保了输水工程安全稳定经济的运行；并在调度管理上实现了“无人值班，少人值守”。从2004年7月到现在整个系统已安全运行一年，保证了全年运行不弃水，且向太原市供水8400万m3，该计算机监控系统在运行中起到了如下作用：

（1）该系统提供的流量平衡的控制功能，使工程实际运行中有效地避免了在启动及机组投切过程中的弃水现象，与2003年工程采用电话调度运行成本相比较，直接经济效益达到了3000多万元。

（2）该系统所提供的优化调度功能，降低了能耗，提高了设备的使用寿命，与2003年相比较，直接经济效益达到了1200多万元。

（3）系统仿真功能可对各种工况进行仿真分析，并形成科学的调度计划，以保证输水计划按需实施。同时利用实时获取的现场各泵站及MCU站点的数据，不断优化整个水力学模型，保证所有边界条件得到正确的应用，达到了系统为工程服务的目的。

（4）调度管理方面，沿线各泵站不再需要安排专门的调度人员值班，整个工程的调度人员也较以前的电话调度减少了3/4以上，同时该系统的水力量测系统可以将数据正确的送到太原调度中心并进行报表打印，大大减少了沿线数据测量的工作量，极大地降低了各种工作人员的劳动强度，提高了工作效率，节约成本达1000多万元。

（5）系统提供的图像监视、语音报警及手机短信报警功能等功能可以使调度人员及时直观的了解现场设备的运行情况，发现故障，及时报警，并自动通过报警装置或手机短消息系统通知相关维护人员到现场进行及时处理，保证了系统的安全。(www.xing528.com)

该计算机监控系统自投入运行以来，运行稳定正常，工程运行无一起事故发生；在运行过程中，优化了工程调度，起到了指导运行的作用。该系统可以预测未来工程运行的最佳模式，保证了工程正常有序的运转。

该系统投入运行一年来，总计节约成本5200余万元，为保证引黄工程的安全、可靠、经济运行提供了有力的手段，该项目的推广和应用必将对提高我国水利工程和电力工程的自动化监控水平以及无人值班少人值守的现代化运行管理原则都将起到很大的推动作用。

引黄工程这样一个大流量、长管道、高扬程、级间串联、泵站内多台机组并联的复杂调水系统，从研究到实施其控制，在国内是首次。对于大型复杂工程的控制和本项目对于调度控制水力学建模计算及仿真相结合的研究和在工程中的实施在国际上也尚属首次。其控制原则和理念、控制方法和手段以及数值计算方法及边界条件的选择都有一定的创新。另外在模拟计算的过程中，攻克了明渠非恒定流水力特性的仿真计算这一技术难题，在国内外应用前景非常广阔。必将对提高我国水力工程和电力工程的自动化监控水平以及“无人值班、少人值守”的现代化运行管理都将起到很大的作用。

另外，自山西省万家寨引黄工程计算机监控系统2004年10月投入运行以来，接待了包括来自世界银行的国际水利专家团、国家南水北调办公室主任、原水利部副部长率领的考察学习团、宁夏宁东输水工程学习团、吉林省水利厅考察团、辽宁引碧入连学习团、深圳东圳供水考察团等数十个团组。所有人员与该项目验收专家组的专家意见一致，那就是：山西省万家寨引黄工程自动化控制系统的成功实施，使引黄工程实现了现代化的运行管理，引黄工程自动化系统属“国际罕见、国内首创”，其现实意义和远期推广、开发利用价值将会是巨大的。

引黄工程自动化项目从可研、设计到项目的实施完成历经7年之久。

本书介绍了项目组全体成员经过多年努力所攻克的许多国际领域内的技术难关，以及项目成功经验。目前引黄工程452km沿线的所有机电设备和水工建筑物只需在太原调度中心轻点鼠标，就可自动协调运行和调度。