玉龍水電站大壩庫區(qū)水位趨勢(shì)告警的應(yīng)用

鄭洪飛

（四川久隆水電開發(fā)有限公司，四川雅安625400）

0 引言

玉龍水電站位于四川省九龍縣境內(nèi)，是大渡河一級(jí)支流松林河主源灣壩河上第二級(jí)低閘引水式電站，電站按照“無人值班”（少人值守）[1]遠(yuǎn)方集中控制的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)。電站于2004年1月正式動(dòng)工，經(jīng)過24個(gè)月建設(shè)，于2005年12月兩臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。電站裝機(jī)容量為2×33 MW，兩臺(tái)機(jī)組與兩臺(tái)主變壓器構(gòu)成發(fā)變組單元接線，主變220 kV側(cè)接線采用單母線接線，經(jīng)玉東線送至濱東電站，再由東（金）石線送至500 kV石棉變電站，向四川電網(wǎng)供電。

松林河集控中心位于久隆公司辦公大樓四樓。通過公司自架專用光纜（OPGW+ADSS）和SDH傳輸設(shè)備，構(gòu)成集控中心至電站兩路獨(dú)立的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集控中心遠(yuǎn)程對(duì)流域各電站安全監(jiān)視、操作控制以及運(yùn)行管理。

1 大壩結(jié)構(gòu)概述

首部樞紐由取水口、進(jìn)水閘、攔污柵、沖砂閘、泄洪閘、左岸擋水壩組成。首部樞紐壩頂全長90.52 m，壩（閘）頂高程1 693 m，最大壩（閘）高23 m，泄洪沖砂閘為胸墻式平底閘，設(shè)兩孔泄洪閘、一孔沖砂閘及一孔沖砂孔。水庫正常蓄水位1 692 m，最低運(yùn)行水位1 683 m，相應(yīng)水庫庫容42.32萬m3，調(diào)節(jié)庫容30萬m3，具有日調(diào)節(jié)能力。

2 增加水位趨勢(shì)告警的原因

玉龍水電站所在松林河流域多高山峻嶺，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層多，裂隙發(fā)育，巖層破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，第四系松散堆積物分布于河谷兩側(cè)及沖溝內(nèi)。汛期（6月—9月）暴雨強(qiáng)度較大，易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等自然災(zāi)害。

玉龍水電站庫區(qū)上游，每年都有兩三次因局域性強(qiáng)降雨引發(fā)的泥石流，雖然有降雨量及時(shí)告警，但10 min不到的時(shí)間，水庫水位上漲了2～3 m。

此類泥石流在玉龍水電站庫區(qū)已發(fā)生過3次，雖然每次松林河集控中心運(yùn)行值班人員通過及時(shí)停機(jī)、調(diào)整大壩閘門開度保證了大壩安全運(yùn)行，但是庫區(qū)水位上漲不能及時(shí)地引起運(yùn)行人員的注意，運(yùn)行值班員仍無法準(zhǔn)確掌握來水的上漲趨勢(shì)，給玉龍水電站安全生產(chǎn)帶來了一定的隱患。

3 水位趨勢(shì)告警功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 實(shí)現(xiàn)思路

首先，在PLC程序內(nèi)配置多個(gè)虛擬的開關(guān)量告警點(diǎn)作為水位異常告警信息點(diǎn)。因PLC程序內(nèi)有大壩柵前水位信息，在PLC程序內(nèi)定時(shí)對(duì)水位信息作記錄，通過邏輯梯形圖對(duì)不同時(shí)間段記錄的水位信息做比較，如果在一定時(shí)間內(nèi)水位信息越限就觸發(fā)相應(yīng)的告警點(diǎn)，上位機(jī)系統(tǒng)就會(huì)收到告警信息。

3.2 測(cè)點(diǎn)說明

玉龍水電站大壩現(xiàn)地控制單元采用南瑞集團(tuán)公司M80系列控制器。大壩水位傳感器型號(hào)為投入式液變送器MPM426，量程為0～20 m，輸出4～20 mA。柵前水位對(duì)應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫測(cè)點(diǎn)為[AI0007]點(diǎn)，水位趨勢(shì)告警功能引用數(shù)據(jù)庫開關(guān)量[I0060]，T0101為1 min定時(shí)器，T0102為5 min定時(shí)器，T0103為2 min定時(shí)器，T0104為10 s定時(shí)器，AI_TEST[X]為寄存器。

3.3 程序說明

現(xiàn)地控制單元PLC初次上電，定時(shí)器T0101、T0102開始計(jì)時(shí)，同時(shí)程序第一個(gè)掃描周期將柵前水位模擬量[AI0007]數(shù)值賦值給寄存器AI_TEST[6]點(diǎn)。當(dāng)?shù)? min定時(shí)器T0101動(dòng)作時(shí)觸發(fā)上升沿M1001，將AI_TEST[6]水位值賦給AI_TEST[5]，下一個(gè)1 min計(jì)時(shí)器T0101動(dòng)作時(shí)觸發(fā)上升沿M1001，同樣將AI_TEST[5]賦給AI_TEST[4]，以此類推，直到第5個(gè)1 min計(jì)時(shí)器T0101動(dòng)作時(shí)觸發(fā)上升沿M1001，將AI_TEST[2]數(shù)值賦給AI_TEST[1]，程序如圖1所示。

時(shí)間達(dá)到5 min后，AI_TEST[6]～AI_TEST[1]每個(gè)寄存器都有數(shù)值，此時(shí)5 min定時(shí)器T0102動(dòng)作。當(dāng)T0102定時(shí)器動(dòng)作同時(shí)觸發(fā)中間變量M1002動(dòng)作。根據(jù)運(yùn)行方式及汛期和枯期的需要，靈活選擇功能開關(guān)“投入”“退出”。功能開關(guān)“投入”程序則開始運(yùn)算，反之則不運(yùn)算。

圖1 5 min水位變量寄存器

當(dāng)功能開關(guān)[I0060]投入、時(shí)間達(dá)到5 min時(shí)，程序則自動(dòng)計(jì)算，計(jì)算原則為第6 min數(shù)值減去第1 min數(shù)值，以此循環(huán)（即為：AI_TEST[6]～AI_TEST[1]）。通過AI_TEST[6]減去AI_TEST[1]數(shù)值，即為AI_TEST_FLAG，然后取絕對(duì)值（取絕對(duì)值是為了實(shí)現(xiàn)水位上漲或下降，只要水位突變都能起到報(bào)警功能），AI_TEST_FLAG的絕對(duì)值與設(shè)定值比較，如果差值大于設(shè)定值則程序輸出置“1”，簡(jiǎn)稱為第一次報(bào)警（玉龍大壩柵前水位變化異常），此時(shí)程序進(jìn)行延時(shí)比較，如果在2 min中內(nèi)AI_TEST_FLAG值小于設(shè)定值，則復(fù)歸報(bào)警程序輸出置“0”，當(dāng)2 min中內(nèi)AI_TEST_FLAG值仍然大于設(shè)定值，此時(shí)執(zhí)行第二條程序，簡(jiǎn)稱第二次報(bào)警（玉龍大壩柵前水位仍在繼續(xù)變化），程序如圖2所示。

圖2 水位趨勢(shì)告警邏輯圖

同時(shí)將報(bào)警信息上送至電站側(cè)上位機(jī)，電站側(cè)上位機(jī)通過IEC 870-5-104上送至松林河集控中心，提醒值班人員注意。

4 技改效果

改造后玉龍水電站運(yùn)行期間，電站庫區(qū)多次發(fā)生因上游強(qiáng)降雨導(dǎo)致水位陡增的情況。松林河集控中心運(yùn)行值班人員均在水位突變下收到報(bào)警信息，及時(shí)采取了預(yù)控措施，開啟沖砂閘和泄洪閘調(diào)整庫區(qū)水位至安全區(qū)域，避免因未及時(shí)發(fā)現(xiàn)水位變化過快造成的超高水位運(yùn)行和洪水漫壩、潰壩的可能，保證大壩安全運(yùn)行。

另外，在改造后遇上游發(fā)生較大泥石流一次。在庫區(qū)水位陡減的情況下，集控中心運(yùn)行值班人員在收到報(bào)警信息后立即通過聯(lián)系大壩值班人員和工業(yè)電視查看等方式判定上游存在發(fā)生泥石流的可能，及時(shí)向省電力調(diào)度中心申請(qǐng)停機(jī)避峰，并按防洪預(yù)案中閘門開啟原則依次開啟大壩閘門放空庫區(qū)，使發(fā)生泥石流后合并堰塞湖形成的洪峰順利通過玉龍庫區(qū)，保證了玉龍大壩安全運(yùn)行。

5 結(jié)語

此次改造后，松林河集控中心運(yùn)行值班人員及時(shí)有效地掌握了玉龍大壩水位變化情況，提高了值班人員對(duì)洪水、泥石流等突發(fā)事件的分析判斷能力，能夠及時(shí)有效地采取預(yù)控措施，避免因此造成的超高水位運(yùn)行和洪水漫壩、潰壩的可能，保證大壩安全運(yùn)行，達(dá)到了技改的預(yù)期效果。