右泄工作门控制系统改造的分析与对策

右泄工作门控制系统改造的分析与对策

文亚琼

（唐甘肃发电有限公司碧口水力发电厂甘肃省陇南市746412）

摘要：大唐碧口水力发电厂地处于甘肃省陇南市文县碧口镇，是白龙江的第一座大型水电站水库，总装机容量330MW，水库容量5.21亿立方米。本文主要对本厂右泄工作门控制系统改造进行讨论，通过改造使右泄工作门能够实现现地可靠操作和远控操作，提高操作的可靠性和安全性。使水电站逐步实现智能化、自动化，实现“无人值班、少人值守”，真正减少运维人员的日常工作量。

关键词：水电站；右泄工作门；控制系统；改造；

前言：

大唐碧口水力发电厂右泄工作门宽8米，高10米，为平板式泄水闸门，总重量为245吨，闸门接力器动作行程为11.5米。整个右泄工作门动力部分包括一个5m3的储油罐，两台油泵及100KW功率的电机，油箱，电动回转阀，闸门接力器活塞及相关的油管路和阀门。每台油泵安装在容积为1.5m3的油箱上。控制油泵电机的启停、运行控制采用PST250型重载型软启动器+接触器控制，闸门动作通过电磁阀动作切换油路进行。

1.改造范围

（1）本次闸控系统主要的改造范围为：闸控上位机系统（包括3台工控机、相关的网络设备）、现地控制单元、闸门启闭机视频监视系统、实现机组监控系统远程控制功能、实现流域调度集控中心远控控制功能等项目。

（2）本次右泄工作门控制系统改造是整个闸控系统改造的主要部分，改造的主要项目包括：对右泄闸门控制系统的远控PLC控制器、水位测量系统进行升级改造，对闸控系统的上位机系统进行优化和升级，将闸控系统接入机组监控系统中，在机组监控系统实现对各闸门的监视和操作控制，并在流域调度中心中完善数据库、控制画面、控制操作等功能，实现流域调度中心远控操作各闸门。

（3）闸控系统分两个层次，即现地监控站、上位机系统。现地监控站将采集到的现场数据信息通过光纤通信网络传送至上位机系统，上位机系统可根据权限设置发布闸门启闭控制命令，对现地监控站进行控制。上位机系统同时通过网络隔离设备实现与监控系统的数据通讯，使机组监控系统实现监视各闸门运行状态和远控功能，闸控现地监控站从安全可靠冗余的角度，设计提供现地和远程两种操作模式。

（4）闸控现地控制系统主要包括以下几部分：电源系统、PLC控制器、闸门开度仪测量装置、网络传输设备、电测传感器、压力传感器、液位传感器等。各传感器用于采集闸门开度、各压力管道的压力、启闭设施电量参数等被测量设备状态量的变化；PLC控制器用于接收和采集的信息和控制数据传送到闸控系统上位机。

2.闸门监控系统配置要求

（1）根据闸控系统的要求，5个现地监控站与中心调度站采用10M/100M工业以太网络，音视频传输采用全数字压缩以太网传输方式。

（2）在中心调度站（碧口电站监控机房）配置一台工业以太网络交换机（具有光纤接口和网线接口），实现现地5个控制单元和3台上位机的通讯、控制和数据传输。现地监控站与中心调度站两端配置5对10M/100M工业以太网络单模光纤收发器设备，现地PLC控制器通过以太网网接口模块接入光纤收发器，组成工业以太网网络实现闸门的控制操作、数据采集、视频监控。

（3）闸控上位机应能实现远控操作各闸门的功能，进行启闭闸门操作时在操作窗口应输入启闭闸门的开度数据，按照输入数据自动启/停各闸门；并具有报警及能全面显示各闸门的状态参数的功能，在各启闭机室安装工业视频摄像头，能显示各启闭机室摄像头传输的视频信号。

3.右泄工作门现地单元改造范围及配置要求

（1）右泄工作门现地控制单元目前有PLC控制柜1面、电气控制柜1面，动力电源柜1面，具备现地控制闸门系统的功能。本次改造只对PLC控制柜进行改造，改造后的PLC控制柜要实现与现有的其它盘柜之间的正常连接，满足右泄工作门安全操作的各项功能。

（2）右泄工作门现地监控站系统PLC控制盘柜主要由电源、PLC控制器、网络传输设备、触摸屏、闸门开度传感器、电量传感器、PLC控制系统、闸门启闭电气设施等组成。右泄工作门控制系统电源应有安全防雷装置。

（3）具体要求：右泄工作门现地控制单元应配置触摸屏，能对闸门（工作门/检修门）状态、各开入量、启闭闸门时的电流（电压）、油箱油位、电动阀开/关状态、油管压力数字，油管压力报警等进行显示，并具有操作两台油箱补油电磁阀、右泄闸门和进行闸门控制方式切换等功能。

（4）其中右泄工作门控制PLC的开出量应接入现有的闸门现地电气控制柜内，接入点与原闸控系统接入点一致；部分开入量取自现有的闸门现地电气控制柜内接点。连接电缆应标识清楚、接线规范。右泄工作门控制系统具体的控制逻辑及接线将依据其现地控制柜的接线原理图。

（5）电量传感器用来实时监测闸门启闭动力回路的电压、电流变化情况，以供操作人员预先诊断启闭环节故障情况。安装在现地监控站动力柜内部。

（6）改造右泄工作门相关的压力传感器和压力控制器，其中压力控制器4个，量程（0-20MPa）；量程（0-20MPa），压力控制器应具有压力低、压力高、压力过高、备用等不少于4副输出接点，接点容量不小于5A；压力控制器应具有压力指示的功能。压力控制器具有模拟量4-20mA的输出功能。并将压力接入闸门的控制系统中。

（7）对右泄闸控系统的两个油箱油位浮子进行更换改造，改造为油箱油位变送器，油箱油位变送器具有显示油位的功能，并将模拟量接入闸控系统中。油位变送器量程为：0-1.2米。右泄闸控系统应具有1#油箱和2#油箱供油电动阀的控制功能，根据启动右泄闸门需要的油位，手动/自动开启1、2#油箱供油电动阀，满足启动油泵提/落门的要求。

（8）右泄工作闸门同时需配置网络摄像头，摄像头具有红外监视和180度旋转功能，摄像头数据采用以太网通讯利用闸控系统光纤通道送至闸控系统上位机，闸控系统上位机应能显示摄像头的图像内容。

（9）闸门开度仪配置要求。闸门开度仪配置要求闸门开度仪采用格雷编码式变送器，经变送器信号变换后直接输出4~20mA信号，通过信号线传输接到PLC控制器，进行闸门开度测量。闸门全关、闸门全开、冲水位置等开关量接点不少于4副、接点容量不小于5A的输出功能。并能满足弧形门和平板门的闸门开度指示要求。闸门开度仪应显示稳定，且易维护和修订。

4.右泄工作门动作控制流程

通过对右泄工作门现地控制设备的升级改造，完善了各电气量和压力值的采集，通过对电源系统、网络传输设备及PLC控制器的升级改造使硬件设备运行更加稳定可靠。为了能够实现右泄工作门的远控可靠提、落门动作，同时对右泄工作门的远方自动提、落门动作流程进行了优化。

4.1远控提门主要动作流程

首先确认右泄工作门无任何报警信息，显示各状态指示正常后进行提门操作。提门首先进行远控提门预设高度的设置，确认后，将选择用那台泵首先进行提门操作，确认后将开始提门操作，在提门过程中如闸门至预设高度后，则自动停止提门，提门完成。

4.2远控落门主要动作流程

在远控落门过程中，基本的操作与提门过程基本一致，同样按照预设高度，选择操作泵等操作，由于落门时需用的压力油较少，落门过程较提门动作较快。在动作过程中需要加强监视。

5.结束语

本文对碧口闸控系统进行了简要介绍，分析了碧口水电站右泄工作门控制系统改造的主要项目，针对系统之前所存在的问题，提出了改造方案以及所需设备配置要求，通过这次系统改造，提高了设备运行的稳定性，并且使操作更加简单、直观，通过该系统的升级改造，为电站的防洪提供了快速安全的技术保障，同时也实现电厂信息化建设对泄水闸门的要求，保障了电站和水库的安全稳定运行。

参考文献：

[1]章海林.五强溪水电厂泄洪弧门控制系统改造[J].水电厂自动化，2003（4）：54-57.

[2]王汉勇，周有德.可编程控制器PLC在石塘电站泄洪门控制系统中的应用[J].浙江电力，2005，24（2）：60-62.

[3]连潮生，郑杰.关于DEH控制系统故障造成调门卡涩的分析及对策[J].华电技术，2006，28（5）：9-11.