三峽工程泄洪設(shè)施“無人值班”（少人值守）環(huán)境

王　琳　何　鵬

摘要：閘門的自動(dòng)控制是水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。以完備的硬件結(jié)構(gòu)、開放的軟件平臺(tái)、強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)為科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)，配套高效的運(yùn)行管理環(huán)境和運(yùn)作良好的外圍環(huán)境，三峽工程泄洪設(shè)施已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)“無人值班”(少人值守)。

關(guān)鍵詞：泄洪設(shè)施；運(yùn)行管理；三峽工程

長江三峽水利樞紐工程在新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品得到廣泛運(yùn)用的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了安全可靠的基礎(chǔ)自動(dòng)化環(huán)境同時(shí)，也使高效的運(yùn)行管理環(huán)境和動(dòng)作良好的外圍環(huán)境不斷得到完善；這些都為三峽工程泄洪設(shè)施“無人值班”(少人值守)的成功實(shí)現(xiàn)提供了必要的現(xiàn)實(shí)條件。

1基礎(chǔ)自動(dòng)化環(huán)境

1.1工程組成

泄洪壩段位于三峽大壩中部。

泄洪壩段底部，均勻分布有22孔導(dǎo)流底孔弧形門，22扇底孔閘門分別由22臺(tái)液壓啟閉機(jī)啟閉，6個(gè)泵站驅(qū)動(dòng)，采用“4機(jī)l泵”、“3機(jī)1泵”集中傳動(dòng)方式。

在導(dǎo)流底孔上部均勻分布(中軸線與底孔中軸線叉開)23孔泄洪深孔，23扇深孔弧門分別由23臺(tái)液壓啟閉機(jī)啟閉、由6個(gè)泵站驅(qū)動(dòng)，采用“4機(jī)l泵”、“3機(jī)1泵”集中傳動(dòng)方式。

在泄洪壩段上部有左、右排漂孔弧形門，左門在左導(dǎo)墻壩段，右門在右縱向圍堰壩段，每個(gè)弧門采用雙吊點(diǎn)由兩臺(tái)液壓啟閉機(jī)雙缸同步提開。

1.2閘門控制

1.2.1控制系統(tǒng)基本配置

泄洪壩段閘門的控制系統(tǒng)全部采用SIMATIC S7一400PLC，配置PS407電源，CPU選用CPU一412—2DP，配置OP系列操作面板。47扇閘門共有14個(gè)S7—400PLC的本地站和“個(gè)ET一200M遠(yuǎn)程站。其中6個(gè)是導(dǎo)流底孔本地站，每站帶3個(gè)或4個(gè)遠(yuǎn)程站；6個(gè)是泄洪深孔本地站，每站帶3個(gè)或4個(gè)遠(yuǎn)程站。每個(gè)遠(yuǎn)程站控制一個(gè)油缸，每個(gè)油缸帶動(dòng)一扇弧門。另外2個(gè)是排漂孔本地站，不帶遠(yuǎn)程站。

在以前的閘門控制系統(tǒng)中，測量閘門位置的設(shè)備是模擬量，不但需要很多接線，而且可靠性難以得到保證。三峽工程泄洪壩段閘門控制系統(tǒng)采用了帶有現(xiàn)場總線接口的旋轉(zhuǎn)編碼器來測量閘門的位置，不但可以減少現(xiàn)場的接線，而且數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)大大提高了系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)地控制單元S7—400PLC主站與ET一200M從站之間的通訊接口采用Profibus一DP現(xiàn)場總線技術(shù)；旋轉(zhuǎn)編碼器選用德國P十F公司的帶Profibus一DP從站接口的絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器，傳輸介質(zhì)使用滿足工業(yè)環(huán)境要求的RS485接口屏蔽雙絞線。

1.2.2泄水閘系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)

三峽左岸電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是通過現(xiàn)地控制單元LCU實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)地設(shè)備的信息采集、監(jiān)視和控制。因此，泄水閘集中控制單元LCUl9應(yīng)能實(shí)時(shí)采集各現(xiàn)地電氣控制單元PLC的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如：各種閘門開度、位置、電機(jī)、主回路運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警、液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警、閘門運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警以及2個(gè)排漂閘門的同步誤差等等)。

LCUl9具有以下控制功能：

(1)監(jiān)控系統(tǒng)控制方式的設(shè)置：

遠(yuǎn)方／集中／現(xiàn)地控制方式的設(shè)置；

底孔／深孔/排漂孔運(yùn)行對象的設(shè)置。

(2)在集中控制方式下，監(jiān)控系統(tǒng)通過預(yù)置閘門開度，選擇運(yùn)行方式，可實(shí)現(xiàn)閘門自動(dòng)控制。運(yùn)行方式主要有：

選孔(單孔或多孔)開啟／關(guān)閉控制；

成組開啟／關(guān)閉控制。

(3)事故停機(jī)等緊急操作泄洪閘門電控系統(tǒng)的PLC站通過數(shù)字通信(ProfibusDP協(xié)議，光纖環(huán)網(wǎng))與三峽大壩左岸電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接口，其特點(diǎn)是：

1)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。允許增加或減少站點(diǎn)，分部投入不會(huì)影響到其它站點(diǎn)的操作，而且保證了在一個(gè)出故障時(shí)，能自動(dòng)切換成線性結(jié)構(gòu)，繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸。

2)現(xiàn)地控制單元的AC450包括了所有的單點(diǎn)控制程序、所有的流程控制程序以及操作員站的人機(jī)接口程序。

3)上位計(jì)算機(jī)采用服務(wù)器一客戶機(jī)模式(Server—ClientMode)，服務(wù)器選用冗余結(jié)構(gòu)，組態(tài)軟件選用SIMENS的WinCC組態(tài)軟件，因此，在上位計(jì)算機(jī)上能實(shí)現(xiàn)工程師工作站和操作員工作站的功能。

1.2.3控制方式

整套設(shè)備包括：控制系統(tǒng)、液壓泵站、油缸、弧門。在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行人員通過操作：控制系統(tǒng)一控制液壓泵站一驅(qū)動(dòng)油缸一帶動(dòng)弧門，完成開門和關(guān)門動(dòng)作。

控制系統(tǒng)可供選擇的控制方式有：現(xiàn)地手動(dòng)、現(xiàn)地檢修、現(xiàn)地自動(dòng)、遠(yuǎn)方集控共4種。自動(dòng)、檢修、集控方式都是通過PLAC來完成。手動(dòng)控制由簡化的繼電器邏輯控制。每組每次只能啟動(dòng)一臺(tái)液壓啟閉機(jī)。在任何情況下都能切換到啟閉機(jī)房進(jìn)行操作(啟閉機(jī)房優(yōu)先)。4種方式相互連鎖。在一種方式下操作另一種萬式的按鈕和面板按鈕無效。選定一種操作后，其它操作方式的按鈕被閉鎖。

當(dāng)選擇“遠(yuǎn)方集控”時(shí)，運(yùn)行人員可以通過操作員站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。操作員站現(xiàn)有4套，2套布置在左岸電站中控室內(nèi)，1套布置在運(yùn)行辦票室，1套布置在泄洪閘集中控制室。

2運(yùn)行管理環(huán)境

2.1人員

在集中方式下可以實(shí)現(xiàn)的功能有：

(1)底孔閘門任一孔的開啟／關(guān)閉；

(1)底孔閘門部分或全部開啟／關(guān)閉，但必須分組分時(shí)運(yùn)行，分時(shí)啟動(dòng)；

(2)深孔閘門任一孔開啟／關(guān)閉到任一開度；

(3)深孔閘門部分或全部開啟／關(guān)閉到任一開度，但必須分時(shí)分組運(yùn)行，分時(shí)啟動(dòng)；

(4)排漂孔閘門任一孔開啟／關(guān)閉；

(5)排漂孔閘門全部開啟／關(guān)閉；

(6)在任一控制狀態(tài)下能完成弧門下滑200mm自動(dòng)提升，操作員站進(jìn)行監(jiān)視。

因此，在無特殊情況下，泄洪壩段集控室配置2～3名運(yùn)行協(xié)察員，完成泄洪壩段機(jī)電設(shè)施的現(xiàn)場操作、控制、定檢、定測等工作，中控室遠(yuǎn)方監(jiān)控。

在兩種情況下啟閉泄水閘門：一是當(dāng)水位變化時(shí)，由梯調(diào)下令且由當(dāng)班值值長批準(zhǔn)，方可進(jìn)行；二是當(dāng)重大試驗(yàn)或某項(xiàng)技術(shù)改造時(shí)，運(yùn)行當(dāng)班值值長下令，并派人到現(xiàn)場進(jìn)行安全措施準(zhǔn)備或?qū)嵤┎僮?，同時(shí)也可由運(yùn)行ON—CALL人員到現(xiàn)場協(xié)助操作?；￠T啟閉完成后須上報(bào)梯調(diào)。

職責(zé)范圍的明確，在確保精簡人員的同時(shí)兼顧了人員配置的合理性。

2.2狀態(tài)檢修

歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)組成部分：將原來監(jiān)控系統(tǒng)中需要?dú)v史保存的數(shù)據(jù)、事件和相關(guān)信息分門別類的存放在商用數(shù)據(jù)庫中，供查詢、打印或備份。對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)加以分析比照，綜合分析運(yùn)行，可以進(jìn)一步了解設(shè)備運(yùn)行工況。

2.3工單管理

工單管理是運(yùn)行管理環(huán)境中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。它的作用是：

(1)把日常維護(hù)從運(yùn)行值班中完全分離，改由維修維護(hù)人員完成，并定期生成路線型或維護(hù)型工單，減輕了值守人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(2)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，按有關(guān)規(guī)定分類登記，依輕重緩急通知各級人員。維護(hù)人員根據(jù)缺陷情況迅速作出處理方案，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)處理，使設(shè)備重新恢復(fù)完好狀態(tài)，保證泄洪設(shè)施持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4培訓(xùn)與制度建設(shè)

“無規(guī)矩不成方圓”。加強(qiáng)制度建設(shè)，做到有章可依、違章必究，對鞏固、加強(qiáng)、推廣“無人值班”(少人值守)有著重要的作用。針對泄水閘設(shè)施，三峽電廠運(yùn)行部首先及時(shí)制定了相應(yīng)規(guī)程，如《導(dǎo)流底孔運(yùn)行操作規(guī)程》、《深孔運(yùn)行操作規(guī)程》、《排漂孔運(yùn)行操作規(guī)程》、《檢修工單管理?xiàng)l例》等；其次，針對泄洪壩段“無人值班”(少人值守)實(shí)際情況，重新制定安全技術(shù)考核項(xiàng)目和指標(biāo)；再次加大崗位培訓(xùn)力度，實(shí)施“請進(jìn)來、送出去”的培訓(xùn)措施，定期測評考試，考試內(nèi)容包括理論和實(shí)際操作，合格者方能有許可、巡檢、操作等的權(quán)限。

3合理充分運(yùn)用EPMS

EPMS即生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，它有10大功能，其中設(shè)備維護(hù)管理、運(yùn)行管理、技術(shù)文檔管理、安全及可靠性管理、生產(chǎn)信息查詢管理等5個(gè)功能，有效加強(qiáng)了運(yùn)行與維護(hù)的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)環(huán)境與EPMS外圍環(huán)境之間數(shù)據(jù)共享。如：設(shè)備維護(hù)管理、技術(shù)文檔管理、安全可靠性管理是對。

(1)狀態(tài)檢修的具體落實(shí)和補(bǔ)充；運(yùn)行管理模塊是對

(2)培訓(xùn)與制度建設(shè)在硬件上的有效補(bǔ)充與完善；而實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息查詢通過與電站監(jiān)控系統(tǒng)的連接，能采集泄水閘門的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息的共享，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行工況。只要計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，維護(hù)維修人員無論身處何處都對設(shè)備情況了如指掌，對泄洪閘門的異常情況能及時(shí)、快速作出反應(yīng)，迅速到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行處理。

2003年6月中控室遠(yuǎn)方發(fā)令，底孔閘門現(xiàn)地關(guān)閉，三峽工程成功蓄水到135m高程。迄今為止的一年多時(shí)間里，三峽工程泄洪設(shè)施在“無人值班”(少人值守)的環(huán)境中一直安全穩(wěn)定運(yùn)行，成功啟閉深孔、排漂孔等地的弧門多次，并經(jīng)受住了長江流域桃花汛的考驗(yàn)。

三峽工程泄洪設(shè)施“無人值班”(少人值守)只是三峽電站運(yùn)行現(xiàn)狀的—角。實(shí)踐證明，創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)自動(dòng)化條件、完善的運(yùn)行管理環(huán)境、有效的外圍環(huán)境，“無人值班”(少人值守)就會(huì)實(shí)現(xiàn)。