水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)的研究

古明亮

（湖南澧水公司關(guān)門巖水電站，湖南 慈利 427221）

水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)的研究

古明亮

（湖南澧水公司關(guān)門巖水電站，湖南 慈利 427221）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與測量技術(shù)的發(fā)展，水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟，文章介紹了水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及功能，希望能為廣大工作人員提供借鑒意義。

水電站；閘門；監(jiān)控系統(tǒng)

隨著國民經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，科學(xué)管理水資源越來越顯示出其重要性和必要性，水資源是制約我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要因素。要做到水資源的優(yōu)化調(diào)度，最終必須通過調(diào)節(jié)閘群來實(shí)現(xiàn)，所以說閘群控制在水資源的信息化當(dāng)中，扮演著非常重要的角色。隨著“無人值班，少人值守”這一控制模式的提出，水電廠、水利樞紐的自動(dòng)控制也迫切要求設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出可靠性高、性價(jià)比好的閘門控制系統(tǒng)。因此，為了加強(qiáng)對水資源的重視，在水利信息化的過程中，加強(qiáng)對閘門控制的研究也是必不可少的。沒有閘群的自動(dòng)化，就很難談得上水利的信息化。

1 水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著“無人值班，少人值守”這一控制模式的提出，水電廠、水利樞紐的自動(dòng)控制迫切要求設(shè)計(jì)出可靠性高、性價(jià)比好的閘門監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的閘門控制系統(tǒng)，多采用繼電器—接觸器的控制方式，這種控制方式的缺點(diǎn)在于設(shè)計(jì)周期長、接線復(fù)雜、可靠性差、維修工作量大、維修周期長、控制邏輯一旦確定就不可更改；而現(xiàn)有的閘門控制系統(tǒng)，有的缺乏主控計(jì)算機(jī)的支持，不能聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入電站的全面監(jiān)控系統(tǒng)；有的系統(tǒng)，閘門開度數(shù)據(jù)仍采用數(shù)字量或模擬量的方式采集，有的仍采用單片機(jī)的控制裝置，由此可見，閘門監(jiān)控系統(tǒng)在我國的應(yīng)用水平良莠不齊。而水利現(xiàn)代化的發(fā)展、資源調(diào)動(dòng)自動(dòng)化要求設(shè)計(jì)出高可靠性的閘門監(jiān)控系統(tǒng)，要求閘門監(jiān)控系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)通信能力、遠(yuǎn)方監(jiān)控能力，具有較好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展容量及較多的系統(tǒng)冗余量，并要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的前瞻性，使設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)在信息化、自動(dòng)化、可視化等方面滿足現(xiàn)實(shí)及今后相當(dāng)長一段時(shí)間的需要，因此，水閘監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)的功能

閘門監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確、有效地完成所有被控對象的安全監(jiān)視和控制，能夠?qū)λ刂茩C(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)視。為可靠完成閘門的啟閉操作，閘門控制系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：

2.1 閘門控制功能

閘門控制功能包括控制大壩所有閘門開啟或關(guān)閉到指定開度、事故狀態(tài)下緊急落門及緊急抱閘剎車等功能。

2.2 閘門運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)信號的采集和處理

（1）水位及閘門開度采集和處理。閘門控制單元應(yīng)該能夠采集水位及閘門開度并對其進(jìn)行監(jiān)控，接收荷重輸入的模擬量，進(jìn)行越限檢測、記錄越限點(diǎn)號及其發(fā)生時(shí)間等處理功能。

（2）電度量采集和處理。閘門控制單元通過對現(xiàn)場各電氣量和非電氣量進(jìn)行采集，監(jiān)視現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)，并通過閘門控制中心的彩色顯示器顯示出來。閘首LCU內(nèi)裝設(shè)2只精度為0.5級的多功能有功、無功電度表，以測量 1#閘首變1TSH、2#閘首變2TSH的低壓側(cè)電度，LCU通過RS－485接口與該電度表通信，采集有功、無功電度量。

2.3 人機(jī)聯(lián)系功能

人機(jī)聯(lián)系包括集中控制部分的人機(jī)聯(lián)系、現(xiàn)地控制單元的人機(jī)聯(lián)系和啟閉機(jī)控制裝置的人機(jī)聯(lián)系三部分。

集中控制部分的人機(jī)聯(lián)系功能包括信息顯示功能、報(bào)表打印功能以及信息輸入功能。人機(jī)界面包括主控界面、閘首模擬量及電氣量界面、統(tǒng)計(jì)打印界面、在線幫助等界面。操作人員可以通過這些界面來獲取閘門的工作狀態(tài)信息，并通過這些界面，采用鍵盤或鼠標(biāo)輸入的方式實(shí)現(xiàn)對各個(gè)閘門的控制。報(bào)表打印功能能直接地反映閘門工作狀態(tài)記錄，能根據(jù)時(shí)間、閘門號選擇各扇閘門狀態(tài)報(bào)表、報(bào)警報(bào)表及閘門開度報(bào)表。

現(xiàn)場控制部分的人機(jī)聯(lián)系是通過彩色觸摸屏進(jìn)行運(yùn)行操作及運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視和在線修改?，F(xiàn)場控制單元的人機(jī)界面主要由6幅圖組成，即閘門控制界面、閘首一般狀態(tài)量界面、閘首電氣量界面、閘首溫度量界面、閘首模擬量界面及報(bào)警界面。通過閘門控制界面可完成閘門的開啟、停止和關(guān)閉操作，并通過不同界面可直接查詢工作門開度、壓力、油箱油溫以及對各個(gè)電氣量、模擬量、狀態(tài)量、溫度量進(jìn)行查詢。當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故或故障時(shí)，能自動(dòng)啟動(dòng)屏幕閃光，并發(fā)出報(bào)警聲，為保護(hù)屏幕，在設(shè)備無故障和無操作時(shí)，在一段時(shí)間后屏幕會自動(dòng)關(guān)閉。

啟閉機(jī)控制撞桌子的人機(jī)聯(lián)系也是通過彩色觸摸屏進(jìn)行運(yùn)行操作及運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視的。該人機(jī)界面主要由主頁面、開度預(yù)置界面、油泵查詢、閘門查詢及故障查詢界面組成。系統(tǒng)上電運(yùn)行后人機(jī)顯示主頁面，主頁面主要顯示當(dāng)前閘門開度、油壓、油溫、油位、油泵電機(jī)狀態(tài)等信息，并通過主頁面可以進(jìn)入其他頁面。

2.4 站控級的通信功能

現(xiàn)地控制單元需要向中控室發(fā)送信號并且接受中控室發(fā)出的指令，因此需要通過光纖收發(fā)機(jī)與主廠房監(jiān)控系統(tǒng)通信，接受站控級的控制命令，并進(jìn)行有效性檢查和核對。當(dāng)LCU在“自動(dòng)”方式時(shí)，站控級或調(diào)度中心遠(yuǎn)程操作站可以實(shí)現(xiàn)直接控制；當(dāng)LCU在“手動(dòng)”方式時(shí)，站控級或調(diào)度中心遠(yuǎn)程操作站發(fā)指令，由閘門運(yùn)行人員在現(xiàn)地確認(rèn)后才能實(shí)現(xiàn)控制?！白詣?dòng)”、“手動(dòng)”方式轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)在閘門LCU處。

2.5 能脫離站控制獨(dú)立運(yùn)行的功能

在閘門現(xiàn)地控制單元與站控級脫離聯(lián)系的情況下，可以根據(jù)現(xiàn)地控制單元觸摸屏上顯示的信息查詢閘門的工作狀態(tài)，并根據(jù)需要，在觸摸屏上進(jìn)行啟門、閉門的操作。

2.6 自診斷功能

閘門控制系統(tǒng)具備自診斷能力，在線運(yùn)行時(shí)對閘門LCU的硬件及軟件進(jìn)行自診斷，能夠及時(shí)檢測出故障部件模件和性質(zhì)。當(dāng)診斷出故障時(shí)，會自動(dòng)發(fā)出信號；對冗余模件，能自動(dòng)切換到備用模件，保證系統(tǒng)正常工作。

3 結(jié)束語

隨著自動(dòng)控制、通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，把遙控遙測、通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于閘門及水位等參量的自動(dòng)測量、計(jì)算、控制和調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)水資源的合理輸送、節(jié)制和分配就是水閘監(jiān)控系統(tǒng)的主要內(nèi)容和目標(biāo)。

Research on Gate Monitoring System of Hydroelectric Station

Gu Mingliang

With the development of computer technology, gate monitoring system technology of hydroelectric station has matured. The article describes the status and function of gate monitoring system of hydroelectric station, hoping to provide reference for our staffs.

hydroelectric station; gate; monitoring system

TV736

A

1000－8136（2010）33－0030－02