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摘要：飛來峽水利樞紐是以防洪為主、兼有航運、發(fā)電等綜合效益的工程。其泄水閘計算機監(jiān)控系統(tǒng)按照“無人值班、少人值守”的要求設計，利用計算機進行自動化監(jiān)測和控制，實現(xiàn)了閘門的遠方自動控制。介紹監(jiān)控系統(tǒng)的配置、應用、功能和特點。


關(guān)鍵詞：水電站自動化 自動化系統(tǒng) 計算機控制 監(jiān)測系統(tǒng) 泄水閘 應用


１概況

飛來峽水利樞紐位于廣東省清遠市境內(nèi)的北江干流上，是以防洪為主、兼有航運、發(fā)電等綜合效益的工程。飛來峽水利樞紐泄水閘設有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)設有功能獨立的２套滲漏排水系統(tǒng)。

在現(xiàn)代的大型水利樞紐，計算機監(jiān)控技術(shù)得到廣泛的應用，飛來峽水利樞紐泄水閘計算機監(jiān)控系統(tǒng)按照“無人值班、少人值守”的要求設計，利用計算機進行自動化監(jiān)測和控制，實現(xiàn)了閘門的遠方自動控制。

２監(jiān)控系統(tǒng)配置情況

飛來峽水利樞紐泄水閘計算機監(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，集中控制層主要負責現(xiàn)場設備的檢測顯示、控制、報警、運行管理和報表打印等（詳見監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡圖）?，F(xiàn)地控制層包括１７臺獨立的ＰＬＣ控制系統(tǒng)。其中１５臺（１號～１５號）ＰＬＣ分別控制１５孔閘門的運行；１臺ＰＬＣ用于公用設備的控制；另一臺用于排漂孔的運行。每個閘門ＰＬＣ配置一塊現(xiàn)地操作屏，用于現(xiàn)地控制及設備實時工況監(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、計算機監(jiān)控系統(tǒng)集中控制３種控制方式。

在計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡正常情況下，運行監(jiān)控通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)集中控制來實現(xiàn)。在網(wǎng)絡中斷的情況下，運行監(jiān)控可通過現(xiàn)地操作操作面板實現(xiàn)。在ＰＬＣ出現(xiàn)故障情況下，可通過切換泄水閘門ＰＬＣ屏上的計算機／常規(guī)切換開關(guān)，改由常規(guī)屏控制。常規(guī)控制級別最高。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，定時采集所要求的現(xiàn)地監(jiān)控單元Ｉ／Ｏ點的實時信息以及各種計算、綜合和統(tǒng)計信息，并存入數(shù)據(jù)庫。

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，記錄每一個事件發(fā)生的時間、性質(zhì)、站名，并對故障事件給出音響報警。

３）遠方控制和操作，控制的項目有：①１５扇泄水閘門的監(jiān)控；②１扇排漂閘門的監(jiān)控；③１號墩、１２號墩共４臺滲漏排水泵的監(jiān)控；④泄水閘變電站１０ｋＶ、０．４ｋＶ電壓等級斷路器的監(jiān)控。

４）人機接口

５）報表

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)部自成一個獨立的系統(tǒng)，通過現(xiàn)地的操作面板，可以完成相關(guān)設備的監(jiān)控。

３．３應用軟件的功能和高級應用

應用軟件中閘門控制是核心部分。包括單孔、多孔、自動３種模式。單孔控制可對單個閘門進行任意開度的啟閉；多孔控制可對多個閘門進行控制，用戶可自己選擇要啟閉的一組閘門。自動控制則是根據(jù)要泄的水流量及當時的庫水位，可自動計算出要啟閉的總開度并根據(jù)閘門調(diào)度規(guī)程選擇一組可遠程啟閉的閘門進行自動控制。

自動控制模式是本系統(tǒng)應用軟件的高級應用功能，一般的閘門運行模式為：１）水情調(diào)度中心根據(jù)水庫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。而在自動控制模式下，在應用軟件中建立了水情數(shù)據(jù)模型和水情數(shù)據(jù)庫，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)可自動計算開啟閘門數(shù)和開度而不需要人工過多的干預，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公司計算機，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為ＷＩＮＤＯＷＳＮＴ４．０ＳＥＲＶＥＲ，運行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公司計算機，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為ＷＩＮＤＯＷＳＮＴ４．０ＳＥＲＶＥＲ，運行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公司計算機，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為ＷＩＮＤＯＷＳＮＴ４．０ＳＥＲＶ／ＥＲ，運行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立建立歷史數(shù)據(jù)庫和報表系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫選用微軟公司的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫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，泄水閘集控室工作站為備用機，在公用ＬＣＵ機柜上設置２個工作站控制權(quán)限的控制切換開關(guān)，實現(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)地控制柜位于各個閘門啟閉機室，各采用１臺ＧＥ９０－３０ＰＬＣ集成完成現(xiàn)地層監(jiān)視和控制功能?，F(xiàn)地層人機操作界面采用ＧＥＭｉｃｒｏＧｒｅｙｌｉｎｅ操作面板，該操作面板具有２行２０個字符的ＬＣＤ顯示界面，操作面板與ＰＬＣ之間通過ＲＳ４２２通訊，實現(xiàn)泄水閘現(xiàn)地層的開度設定和實際開度顯示的人機操作界面。

８）公用ＰＬＣ控制柜位于泄水閘中控室，采用１臺ＰＬＣＧＥ９０－３０ＰＬＣ集成完成現(xiàn)地層監(jiān)視和控制功能。人機操作界面采用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，提供公用設備的監(jiān)視和控制的操作界面。

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

１０）現(xiàn)地ＬＣＵ控制柜面板上設置控制權(quán)限開關(guān)，當開關(guān)處于現(xiàn)地位置時，集控層的操作無效，開關(guān)處于遠程位置時，現(xiàn)地層釋放權(quán)限，由集控層進行系統(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

閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)與ＭＩＳ系統(tǒng)物理上通過１臺網(wǎng)關(guān)機連接，在網(wǎng)關(guān)機上建立１個Ａｃｃｅｓｓ數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控系統(tǒng)將需要公布的數(shù)據(jù)寫入庫中，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。

５．２與水情遙測系統(tǒng)通信

閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)與水情遙測系統(tǒng)物理上通過１臺網(wǎng)關(guān)機連接，在網(wǎng)關(guān)機上建立Ａｃｃｅｓｓ數(shù)據(jù)庫ＦＬＸμｇｍｓμＳＷＡＰ，含２個數(shù)據(jù)表，分別為ｗｍｓμｔｏμｇｍｓ，ｇｍｓμｔｏμｗｍｓ（ｗｍｓ代表水情遙測系統(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)，水情遙測系統(tǒng)將從ｇｍｓμｔｏμｗｍｓ表中讀取所需數(shù)據(jù)，這樣，就實現(xiàn)了閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)與水情遙測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

６結(jié)束語

飛來峽水利樞紐泄水閘計算機監(jiān)控系統(tǒng)２年來的運行表明，系統(tǒng)規(guī)劃和設計合理，運行穩(wěn)定，滿足設計要求，減輕了運行人員的勞動強度，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)的水位信號未接入，導致系統(tǒng)自動控制高級應用功能在實際運行中并未得到應用。

２）由于軟件設計的不完善，系統(tǒng)中的實際下泄流量數(shù)據(jù)不準確，導致報表的統(tǒng)計也不準確，未在實際工作中采用。