古明亮

（湖南澧水公司關(guān)門(mén)巖水電站，湖南 慈利 427221）

水電站閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)的研究

古明亮

（湖南澧水公司關(guān)門(mén)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(cè)量技術(shù)的發(fā)展，水電站閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟，文章介紹了水電站閘門(mén)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(mén)；監(jiān)控系統(tǒng)

隨著國(guó)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(lái)越顯示出其重要性和必要性，水資源是制約我國(guó)國(guó)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(guò)調(diào)節(jié)閘群來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以說(shuō)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(wú)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(mén)控制系統(tǒng)。因此，為了加強(qiáng)對(duì)水資源的重視，在水利信息化的過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)閘門(mén)控制的研究也是必不可少的。沒(méi)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(mén)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著“無(wú)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(mén)監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的閘門(mén)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(zhǎng)、接線復(fù)雜、可靠性差、維修工作量大、維修周期長(zhǎng)、控制邏輯一旦確定就不可更改；而現(xiàn)有的閘門(mén)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(mén)開(kāi)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(jiàn)，閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)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(mén)監(jiān)控系統(tǒng)，要求閘門(mén)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(zhǎng)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(mén)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

閘門(mén)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(duì)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(mén)的啟閉操作，閘門(mén)控制系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：

2.1 閘門(mén)控制功能

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

2.2 閘門(mén)運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)信號(hào)的采集和處理

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

（2）電度量采集和處理。閘門(mén)控制單元通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各電氣量和非電氣量進(jìn)行采集，監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)閘門(mén)控制中心的彩色顯示器顯示出來(lái)。閘首LCU內(nèi)裝設(shè)2只精度為0.5級(jí)的多功能有功、無(wú)功電度表，以測(cè)量 1#閘首變1TSH、2#閘首變2TSH的低壓側(cè)電度，LCU通過(guò)RS－485接口與該電度表通信，采集有功、無(wú)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(guò)這些界面來(lái)獲取閘門(mén)的工作狀態(tài)信息，并通過(guò)這些界面，采用鍵盤(pán)或鼠標(biāo)輸入的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)閘門(mén)的控制。報(bào)表打印功能能直接地反映閘門(mén)工作狀態(tài)記錄，能根據(jù)時(shí)間、閘門(mén)號(hào)選擇各扇閘門(mén)狀態(tài)報(bào)表、報(bào)警報(bào)表及閘門(mén)開(kāi)度報(bào)表。

現(xiàn)場(chǎng)控制部分的人機(jī)聯(lián)系是通過(guò)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。現(xiàn)場(chǎng)控制單元的人機(jī)界面主要由6幅圖組成，即閘門(mén)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(guò)閘門(mén)控制界面可完成閘門(mén)的開(kāi)啟、停止和關(guān)閉操作，并通過(guò)不同界面可直接查詢工作門(mén)開(kāi)度、壓力、油箱油溫以及對(duì)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(wú)故障和無(wú)操作時(shí)，在一段時(shí)間后屏幕會(huì)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(guò)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(yè)面、開(kāi)度預(yù)置界面、油泵查詢、閘門(mén)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(yè)面，主頁(yè)面主要顯示當(dāng)前閘門(mén)開(kāi)度、油壓、油溫、油位、油泵電機(jī)狀態(tài)等信息，并通過(guò)主頁(yè)面可以進(jìn)入其他頁(yè)面。

2.4 站控級(jí)的通信功能

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

2.5 能脫離站控制獨(dú)立運(yùn)行的功能

在閘門(mén)現(xiàn)地控制單元與站控級(jí)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(mén)的工作狀態(tài)，并根據(jù)需要，在觸摸屏上進(jìn)行啟門(mén)、閉門(mén)的操作。

2.6 自診斷功能

閘門(mén)控制系統(tǒng)具備自診斷能力，在線運(yùn)行時(shí)對(duì)閘門(mén)LCU的硬件及軟件進(jìn)行自診斷，能夠及時(shí)檢測(cè)出故障部件模件和性質(zhì)。當(dāng)診斷出故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)；對(duì)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(yǔ)

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(cè)、通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于閘門(mén)及水位等參量的自動(dòng)測(cè)量、計(jì)算、控制和調(diào)節(jié)，來(lái)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