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摘要：飛來峽水利樞紐是以防洪為主、兼有航運(yùn)、發(fā)電等綜合效益的工程。其泄水閘計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照“無人值班、少人值守”的要求設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)了閘門的遠(yuǎn)方自動(dòng)控制。介紹監(jiān)控系統(tǒng)的配置、應(yīng)用、功能和特點(diǎn)。


關(guān)鍵詞：水電站自動(dòng)化 自動(dòng)化系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制 監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 泄水閘 應(yīng)用


１概況

飛來峽水利樞紐位于廣東省清遠(yuǎn)市境內(nèi)的北江干流上，是以防洪為主、兼有航運(yùn)、發(fā)電等綜合效益的工程。飛來峽水利樞紐泄水閘設(shè)有１５孔１４×１３（ｍ）弧形工作閘門用于泄洪，另有一孔排漂閘門。泄水閘廊道內(nèi)設(shè)有功能獨(dú)立的２套滲漏排水系統(tǒng)。

在現(xiàn)代的大型水利樞紐，計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，飛來峽水利樞紐泄水閘計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照“無人值班、少人值守”的要求設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)了閘門的遠(yuǎn)方自動(dòng)控制。

２監(jiān)控系統(tǒng)配置情況

飛來峽水利樞紐泄水閘計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由集中控制單元和現(xiàn)地控制單元兩部分組成。集中控制單元有３個(gè)工作站，分別位于電站中央控制室、泄水閘集控室、水情辦公室，其中電站中央控制室與泄水閘集控室工作站采用冗余配置雙機(jī)互為熱備用的方式，水情辦公室工作站為監(jiān)視工作站，集中控制層主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢測(cè)顯示、控制、報(bào)警、運(yùn)行管理和報(bào)表打印等（詳見監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖）。現(xiàn)地控制層包括１７臺(tái)獨(dú)立的ＰＬＣ控制系統(tǒng)。其中１５臺(tái)（１號(hào)～１５號(hào)）ＰＬＣ分別控制１５孔閘門的運(yùn)行；１臺(tái)ＰＬＣ用于公用設(shè)備的控制；另一臺(tái)用于排漂孔的運(yùn)行。每個(gè)閘門ＰＬＣ配置一塊現(xiàn)地操作屏，用于現(xiàn)地控制及設(shè)備實(shí)時(shí)工況監(jiān)視。閘門的控制方式有：常規(guī)控制、閘門ＰＬＣ屏操作面板控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制３種控制方式。

在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正常情況下，運(yùn)行監(jiān)控通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制來實(shí)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，運(yùn)行監(jiān)控可通過現(xiàn)地操作操作面板實(shí)現(xiàn)。在ＰＬＣ出現(xiàn)故障情況下，可通過切換泄水閘門ＰＬＣ屏上的計(jì)算機(jī)／常規(guī)切換開關(guān)，改由常規(guī)屏控制。常規(guī)控制級(jí)別最高。現(xiàn)地操作面板和集中控制的控制權(quán)限由泄水閘門ＰＬＣ屏上的現(xiàn)地／遠(yuǎn)程切換開關(guān)決定。

３監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

３．１集中控制層的功能

１）數(shù)據(jù)采集，定時(shí)采集所要求的現(xiàn)地監(jiān)控單元Ｉ／Ｏ點(diǎn)的實(shí)時(shí)信息以及各種計(jì)算、綜合和統(tǒng)計(jì)信息，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

２）數(shù)據(jù)處理，生成多種數(shù)據(jù)表，供顯示、打印和查詢用；分站事件順序記錄處理，記錄每一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間、性質(zhì)、站名，并對(duì)故障事件給出音響報(bào)警。

３）遠(yuǎn)方控制和操作，控制的項(xiàng)目有：①１５扇泄水閘門的監(jiān)控；②１扇排漂閘門的監(jiān)控；③１號(hào)墩、１２號(hào)墩共４臺(tái)滲漏排水泵的監(jiān)控；④泄水閘變電站１０ｋＶ、０．４ｋＶ電壓等級(jí)斷路器的監(jiān)控。

４）人機(jī)接口

５）報(bào)表

３．２現(xiàn)地控制層的功能

１）接受集中控制層指令并向集中控制層傳送數(shù)據(jù)。２）現(xiàn)地單元內(nèi)部自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，通過現(xiàn)地的操作面板，可以完成相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控。

３．３應(yīng)用軟件的功能和高級(jí)應(yīng)用

應(yīng)用軟件中閘門控制是核心部分。包括單孔、多孔、自動(dòng)３種模式。單孔控制可對(duì)單個(gè)閘門進(jìn)行任意開度的啟閉；多孔控制可對(duì)多個(gè)閘門進(jìn)行控制，用戶可自己選擇要啟閉的一組閘門。自動(dòng)控制則是根據(jù)要泄的水流量及當(dāng)時(shí)的庫(kù)水位，可自動(dòng)計(jì)算出要啟閉的總開度并根據(jù)閘門調(diào)度規(guī)程選擇一組可遠(yuǎn)程啟閉的閘門進(jìn)行自動(dòng)控制。

自動(dòng)控制模式是本系統(tǒng)應(yīng)用軟件的高級(jí)應(yīng)用功能，一般的閘門運(yùn)行模式為：１）水情調(diào)度中心根據(jù)水庫(kù)水情情況確定下泄總流量→２）人工查《飛來峽溢流壩閘門泄流能力查算表》確定泄水閘開孔數(shù)和開度（飛來峽溢流壩閘門泄流能力查算表是根據(jù)北江的水文資料確定的關(guān)于上下游水位、下泄流量和閘門開度之間的關(guān)系表）→３）發(fā)調(diào)度命令給電廠→４）電廠根據(jù)調(diào)度規(guī)程按照調(diào)度命令開閘泄水。而在自動(dòng)控制模式下，在應(yīng)用軟件中建立了水情數(shù)據(jù)模型和水情數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)水位和下泄總流量直接由系統(tǒng)確定泄水閘開孔數(shù)和開度，在操作中只要輸入下泄的總流量到系統(tǒng)中，系統(tǒng)可自動(dòng)計(jì)算開啟閘門數(shù)和開度而不需要人工過多的干預(yù)，具有成組控制的功能。

４監(jiān)控系統(tǒng)的配置

１）泄水閘集控室工作站采用ＨＰ公司計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為ＷＩＮＤＯＷＳＮＴ４．０ＳＥＲＶＥＲ，運(yùn)行ＧＥＣｉｍｐｌｉｃｉｔｙ組態(tài)軟件，與現(xiàn)地層通信，完成集控層的監(jiān)視和控制功能。

２）電站中央控制室工作站采用ＤＥＬＬ公司計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為ＷＩＮＤＯＷＳＮＴ４．０ＳＥＲＶＥＲ，運(yùn)行ＧＥＣｉｍｐｌｉｃｉｔｙ組態(tài)軟件，與水情分中心通信，完成集控層的監(jiān)視和控制功能。

３）水情辦公室工作站采用ＨＰ公司計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為ＷＩＮＤＯＷＳＮＴ４．０ＳＥＲＶ／ＥＲ，運(yùn)行ＧＥＣｉｍｐｌｉｃｉｔｙ組態(tài)軟件，與泄水閘集控室工作站和電站中央控制室工作站通信，完成監(jiān)視功能，無控制功能。

４）集控層所有工作站獨(dú)立建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)表系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)選用微軟公司的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ。

５）電站中央控制室、泄水閘集控室工作站互為熱備用，電站中央控制室為主用機(jī)，泄水閘集控室工作站為備用機(jī)，在公用ＬＣＵ機(jī)柜上設(shè)置２個(gè)工作站控制權(quán)限的控制切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)權(quán)限的硬件切換。水情辦公室工作站為監(jiān)視工作站，只具有監(jiān)視功能，不具有控制功能。

６）電站中央控制室、泄水閘集控室、水情辦公室工作站組成快速以太網(wǎng)。

７）每一孔泄水閘的現(xiàn)地控制柜位于各個(gè)閘門啟閉機(jī)室，各采用１臺(tái)ＧＥ９０－３０ＰＬＣ集成完成現(xiàn)地層監(jiān)視和控制功能?，F(xiàn)地層人機(jī)操作界面采用ＧＥＭｉｃｒｏＧｒｅｙｌｉｎｅ操作面板，該操作面板具有２行２０個(gè)字符的ＬＣＤ顯示界面，操作面板與ＰＬＣ之間通過ＲＳ４２２通訊，實(shí)現(xiàn)泄水閘現(xiàn)地層的開度設(shè)定和實(shí)際開度顯示的人機(jī)操作界面。

８）公用ＰＬＣ控制柜位于泄水閘中控室，采用１臺(tái)ＰＬＣＧＥ９０－３０ＰＬＣ集成完成現(xiàn)地層監(jiān)視和控制功能。人機(jī)操作界面采用ＧＥＱｕｉｃｋｐａｎｅｌ操作面板，該操作面板具有５″寬度的ＬＣＵ顯示器，操作面板與ＰＬＣ之間通過ＲＳ４２２通訊，提供公用設(shè)備的監(jiān)視和控制的操作界面。

９）各個(gè)現(xiàn)地控制ＰＬＣ通過ＧＢＣ通信模塊組成Ｇｅｎｉｕｓ總線網(wǎng)絡(luò)。

１０）現(xiàn)地ＬＣＵ控制柜面板上設(shè)置控制權(quán)限開關(guān)，當(dāng)開關(guān)處于現(xiàn)地位置時(shí)，集控層的操作無效，開關(guān)處于遠(yuǎn)程位置時(shí)，現(xiàn)地層釋放權(quán)限，由集控層進(jìn)行系統(tǒng)控制。

５監(jiān)控系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的通信

５．１與ＭＩＳ系統(tǒng)通信

閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與ＭＩＳ系統(tǒng)物理上通過１臺(tái)網(wǎng)關(guān)機(jī)連接，在網(wǎng)關(guān)機(jī)上建立１個(gè)Ａｃｃｅｓｓ數(shù)據(jù)庫(kù)，監(jiān)控系統(tǒng)將需要公布的數(shù)據(jù)寫入庫(kù)中，ＭＩＳ系統(tǒng)每５分鐘１次從表中讀取數(shù)據(jù)，傳輸?shù)剑停桑泳W(wǎng)絡(luò)。

５．２與水情遙測(cè)系統(tǒng)通信

閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與水情遙測(cè)系統(tǒng)物理上通過１臺(tái)網(wǎng)關(guān)機(jī)連接，在網(wǎng)關(guān)機(jī)上建立Ａｃｃｅｓｓ數(shù)據(jù)庫(kù)ＦＬＸμｇｍｓμＳＷＡＰ，含２個(gè)數(shù)據(jù)表，分別為ｗｍｓμｔｏμｇｍｓ，ｇｍｓμｔｏμｗｍｓ（ｗｍｓ代表水情遙測(cè)系統(tǒng)，ｇｍｓ代表閘門監(jiān)控系統(tǒng)），閘門監(jiān)控系統(tǒng)將需要公布的數(shù)據(jù)寫入表ｇｍｓμｔｏμｗｍｓ中，水情遙測(cè)系統(tǒng)將需要公布的數(shù)據(jù)寫入ｗｍｓμｔｏμｇｍｓ表中；閘門監(jiān)控系統(tǒng)將從ｗｍｓμｔｏμｇｍｓ表中讀取所需數(shù)據(jù)，水情遙測(cè)系統(tǒng)將從ｇｍｓμｔｏμｗｍｓ表中讀取所需數(shù)據(jù)，這樣，就實(shí)現(xiàn)了閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與水情遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

６結(jié)束語

飛來峽水利樞紐泄水閘計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)２年來的運(yùn)行表明，系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足目前少人值班的要求。但系統(tǒng)也存在一些有待完善的問題，主要為：

１）由于系統(tǒng)的水位信號(hào)未接入，導(dǎo)致系統(tǒng)自動(dòng)控制高級(jí)應(yīng)用功能在實(shí)際運(yùn)行中并未得到應(yīng)用。

２）由于軟件設(shè)計(jì)的不完善，系統(tǒng)中的實(shí)際下泄流量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致報(bào)表的統(tǒng)計(jì)也不準(zhǔn)確，未在實(shí)際工作中采用。