乐滩水电站溢流坝闸门监控系统改造设计

　　摘要：本文简要介绍了乐滩水电站溢流坝闸门监控系统改造的设计要点，以及如何利用的新增的控制设备实现泄水闸的启闭要求，并对溢流坝闸门控制流程的简化进行简单的探讨。
　　关键词：乐滩水电站、溢流坝闸门、控制流程
　　一、工程概况
　　乐滩水电站是红水河规划开发的第八个梯级水电站，坝址位于广西忻城县红渡大桥上游3km，距上游已建的百龙滩水电站76.2km。电站装设4台轴流转桨式水轮发电机组，总装机容量4×150MW。
　　溢流坝闸门共有8孔，均采用固卷机启闭，其控制柜原为启闭设备厂家配套提供，由于不能进行远方操作，不具备开度实时调节功能，自动化程度不高，于2006年进行改造，更换控制柜，并于当年改造完成并投入运行，历经2007年至今的红水河多次洪峰的考验，很好地满足电站的运行要求。
　　二、溢流坝闸门现地控制单元的组网设计
　　乐滩电站启闭设备控制系统分为集中控制级和现地单元控制级，集中控制级与现地控制级采用MB+光纤环网通信。集中控制级由一面闸门现地控制单元LCU8组成，布置在溢流坝启闭机室，可对全厂所有需远程控制的启闭设备进行集中监控。通过双光纤以太网与全厂计算机监控系统进行通信。
　　现地单元控制级包括溢流坝闸门的新控制柜PLC（共8面），PLC采用施耐德公司ModicnTSXQuantumPLC系列，CPU为140CPU11302模块。采用MB+通信模块140NOM25200，通过MB+光纤环网的方式与闸门LCU8之间进行连接。考虑到溢流坝闸门PLC的重要性，PLC的少量的信号以硬接点方式送至闸门现地控制单元LCU8，其它监信号均通过通讯方式实现。少量的信号包括PLC装置本身故障、电源故障和相关启闭机的运行信号，这样即使网络通讯故障，上位机也能采集到该信号，确保可靠性。
　　三、溢流坝闸门现地控制单元主要功能
　　现地控制单元实现的主要功能有，检测溢流坝闸门设备（如闸门固卷机荷重传感器、开度传感器等）有关运行参数，监视闸门设备的运行情况，接受闸门设备的状态信号，按照预先编制的程序自动或根据运行人员指令手动对各现地设备进行控制，储存所有实时数据并通过网络总线上传至监控主机，实现资源的全系统共享，主要功能如下：
　　电机启、停控制；电机运行状态指示；电机故障报警指示；电机运行时间累计；手动/切除/自动控制切换。
　　设备正常情况下，采用自动操作方式。可通过闸门现地控制单元LCU8发出工作门或事故门启闭操作指令，也通过现地按钮发出操作指令，完成闸门启闭操作。现地操作指令和LCU操作指令具有相互闭锁功能，能有效地防止两地操作冲突。
　　在设备调试、检修阶段，以及在PLC故障，自动操作失灵的紧急情况下，采用手动操作方式，可实现闸门的启闭控制。在手动方式下，远方计算机监控系统操作无效。
　　不论在何种控制方式下，均可通过现地单元上的“紧急停止”按钮使闸门停止运动，以实现特殊紧急情况下紧急停机。
　　四、溢流坝闸门控制流程的简化设计
　　溢流坝闸门的开度控制由上位机通过闸门LCU8实现远程开度，在实际使用中，因涉及到下游流态对电站出力、下游航道口门区通航条件、岸坡安全等方面的综合问题，导致对溢流坝闸门自动控制的要求很高。根据《广西红水河乐滩水电站工程运行设计报告》的要求，实现溢流坝闸门局部开启泄洪调度运行控制的流程较为复杂，计算机监控系统的数据库缺乏相关的有依据的程序模型，以现有的数据库无法精确实现其要求。
　　针对此类运行工况，结合正常溢流坝闸门的开度控制流程，将闸门局部开启泄洪调度的控制流程的简化为以下两种方式，
　　           
　　　　
　　考虑到溢流坝每孔闸门逐次单启闭的极端运行工况时，其控制流程还可简化为：
　　
　　           
　　以上三种运行方式可根据实际情况作适当调整，最大限度满足现场实际运行工况的控制要求，同时要求运行单位技术人员在实际运行时加强巡视记录，确切掌握下游流态，闸门振动强度与上下游水位、闸门开度、产生问题闸孔号等要素之间的关系，从而制定回避、确保运行安全的具体措施，并在实际使用过程中加以修改完善，形成最终的泄洪调度的操作依据。
　　五、结束语
　　乐滩水电站溢流坝闸门监控系统通过更换控制柜设备，把闸门监控的硬件、软件、网络结构、自动化执行元件等重新整合，解决了原溢流坝闸门不能进行远方操作，不具备开度实时调节功能，自动化程度不高的问题。同时采用以简化的控制流程为基础的的溢流坝闸门的启闭控制，历经2007年至今的红水河多次洪峰的考验，运行情况良好，性能稳定，很好地满足电站的泄洪调度运行要求，为今后类似的设计提供很好借鉴。