中小型闸坝自动化监控系统浅析

电力18讯：    

摘  要：本文主要简述了中小型闸坝自动化监控系统的发展，简单介绍了实现“无人值班”（少人看护）的技术条件，详细描述了基于全开放、分层分布水电厂监控系统下的闸坝监控现地自动化单元的组成结构、功能、及其他相关子系统。                                                                   

关键词：闸坝  自动化监控  PLC  集中控制  分散控制

1 引言

拦河闸坝是水利枢纽工程中必不可少的主体建筑物之一，它担负着水电厂的发电、流域的防洪、水库的灌溉等重要的任务。随着我国水利水电行业的迅猛发展，以及水电厂“无人值班、少人值守”工作的不断深入,愈来愈多的工程项目采用了闸坝自动化监控系统。这对于提高闸坝的运行管理水平和组建流域水文调度系统无疑是个重要的手段。本文就中小型闸坝的自动化监控系统作几点探讨。

2 闸坝自动化监控系统的发展

长期以来，我国中小型水电厂的拦河闸坝大都靠人工观测收集数据、报告运行情况、根据调度命令进行现地操作。数据受人为因素影响误差较大，而且运行维护劳动强度大、数据采集周期长、难以全面、适时地了解闸坝工况。为此，中小型闸坝的自动化建设就显得越来越重要和迫切。   

80年代初期，从借鉴大型水利枢纽的自动化系统开始，中小型闸坝的自动化建设主要经历了：常规闸坝的运行、单片机的采用、PLC（可编程逻辑控制器）和总线方式的引入等几个阶段（模式）的发展后，逐步形成了今天基于全开放、分层分布式水电厂自动化监控系统下的闸坝远方监控系统。

而本文主要结合四川雅安电力（集团）股份有限公司所属几个骨干水电站，在闸坝自动化方面的运用和实践，讨论这种闸坝远方监控系统的技术条件和技术措施。

3 闸坝自动化监控系统的技术条件

一套比较完善的闸门自动化监控系统是基于――在线自动测量技术、自动控制技术、计算机技术、图像监控技术以及相关的专用分析软件和通讯网络――所组成的一个综合性的在线自动监测、统计、处理、控制系统。它相对于常规大坝运行来说，最典型的区别在于：是基于“无人值班、有人看护”要求进行的系统设计。大坝管理基本不需要常规运行人员，因此应该具备以下几个条件：

3.1 具有独立的监控功能：

在分层分布式水电厂自动化监控系统中，按照控制对象的分布设置，闸坝监控部分仅作其中的一个设备单元，利用通信通道连接到资源共享的网络上实现分散控制。根据IEEE对分布式系统的要求，各现地单元应具备自治性、模块性和并行性。

也就是说，闸坝的监控系统可以作为一个独立的现地监控模块，在不依靠其他系统的支持下，能够自行完成数据的采集、现地的集中操作和控制功能。在系统结构组成上应以此为前提。

3.2 具有远程控制、调节能力

既然要实现“无人值班”，闸坝监控系统不仅应该具备现地的各种监视、操作、控制功能，更主要必须保证与远方控制系统数据交换，上送有关信息，同时接收主控系统的命令，实现远程控制和调节。

3.3 具有大坝安全检测系统

大坝的安全关系到水库的正常运行及下游城乡人民的生命财产安全，系统的功能设计也应该遵照电力工业部《水电站大坝安全管理办法》，并结合水电厂实际情况，可以采用一个或几个大坝安全自动监测子系统，如：大坝渗流、大坝变形（位移）、大坝扬压力、大坝强震自动监测系统和图象监控等。以便及时发现大坝隐患，为水库的安全运行提供有力的保障。

4 闸坝自动化监控系统的技术措施

4.1 主体结构：

闸坝监控在全开放、分层分布式水电站监控系统中，处于现地单元控制级，作为一个现地控制子系统，目前主要采用两种结构形式――集中式和分散式。

（1）集中式监控系统（其结构配置图见图1）：


图1  集中式监控系统配置图

在集中式闸坝监控系统中，PLC是整个系统的控制核心，所有开关量、模拟量、主控系统的下发指令、以及用总线方式连接的智能仪表的相关数据，由PLC直接采集，再通过数据处理和逻辑判断后，一方面按照设计流程输出开出量控制，另一方面由通讯模块上送信息至电厂级监控系统，进一步的显示和汇总处理由后台监控系统完成。

（2）分散式监控系统（其结构配置见图2）

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