一种大型水电站的泄洪闸门异地控制方法技术

本发明专利技术涉及水电站技术领域，具体涉及一种大型水电站的泄洪闸门异地控制方法。本发明专利技术通过集控层、厂站层、大坝层和现地层之间相互通讯实现泄洪闸门异地控制，上述各层对闸门运行过程实时监控并对异常情况及时处理，且上述各层对闸门的控制方式之间相互闭锁。本发明专利技术采用分层分级式安全策略对大型流域电站泄洪闸门进行异地控制，实现泄洪闸门智能化故障判断与开度精准控制。在闸门控制的逻辑算法中引入时间和开度双变量，实现智能判断及控制，确保闸门运行安全。采用软硬件结合的主动容错关键技术，确保极端情况下闸门启闭安全。确保极端情况下闸门启闭安全。确保极端情况下闸门启闭安全。

【技术实现步骤摘要】
一种大型水电站的泄洪闸门异地控制方法


[0001]本专利技术涉及水电站
，具体涉及一种大型水电站的泄洪闸门异地控制方法。

技术介绍

[0002]由于没有完整的异地控制方法来保障大型闸门安全运行及行洪安全，国内大型水电站(装机容量1000MW及以上，大一等水利工程)尚未实现异地泄洪闸门控制。通常同类电站泄洪闸门控制多采用现地或中控室手动操作的方式，存在响应时间慢、执行效率低、水头变化大等弊端。在操作过程中会造成一定的水资源浪费，影响机组最大出力，造成电量损失。

技术实现思路

[0003]本专利技术采用如下技术方案：
[0004]一种大型水电站的泄洪闸门异地控制方法，通过集控层、厂站层、大坝层和现地层之间相互通讯实现泄洪闸门异地控制，上述各层对闸门运行过程实时监控并对异常情况及时处理，且上述各层对闸门的控制方式之间相互闭锁；
[0005]所述集控层包括位于集控中心的集控中心监控系统，所述厂站层包括位于水电站中控室的电站监控系统上位机，所述大坝层包括位于水电站坝区的电站监控系统LCU，所述现地层包括闸门控制柜，用于控制溢流表孔闸门上的液压启闭机，所述电站监控系统LCU通过I\O控制柜与闸门控制柜相连；
[0006]所述闸门异地控制具体过程为：所述集控层或所述厂站层发出闸门操作指令，闸门操作指令包括开启、关闭、停止和闸门开度设置，电站监控系统LCU接收闸门操作指令后，通过其中的闸门开度控制模块计算正常操作闸门所需时间，并判断闸门操作未达到预设限制操作范围，发出操作闸门指令并计时，闸门控制柜接收到操作闸门指令后启动液压启闭机的油泵，控制闸门启闭，电站监控系统LCU持续监视闸门开度，闸门开度到达闸门开度目标值死区时，闸门开度控制模块发出停止闸门指令，即完成一次闸门操作，操作期间如果出现异常，闸门开度控制模块立即发出停止闸门指令。
[0007]具体的，所述闸门控制柜对溢流表孔闸门运行中出现的系统异常进行报警，并传输至电站监控系统LCU，电站监控系统LCU发出停止闸门操作指令，电站监控系统LCU还对闸门开度的调节过程进行实时监控，当出现异常时，发出停止闸门指令并上报至电站监控系统上位机，电站监控系统上位机对闸门状态进行判断，如无异常，可进行闸门异地控制，如出现异常，则立即报警并闭锁，此时厂站层与集控层均不能对闸门进行异地控制。
[0008]具体的，所述闸门开度的调节过程中的异常包括闸门调节反向、闸门调节超时、闸门开度波动和闸门开度值反馈中数据故障。
[0009]具体的，所述闸门异地控制包括对闸门的启闭，两者过程相同，开启闸门时选择启门，关闭闸门时选择闭门，具体包括如下步骤：
[0010]Step1操作人员通过集控中心或中控室选择闸门操作方式，选择启门后，输入闸门给定目标开度即目标值a并确认启门指令；
[0011]Step2闸门开度控制模块利用液压启闭机上的液压缸位移传感器反馈的闸门位置h与a比较计算出正常操作闸门所需时间t，若h与a的差值超出预设值即超出操作范围，则不执行启门指令，若h与a的差值未超出操作范围，则进入Step3；
[0012]Step3闸门开度控制模块发出启门指令并计时，闸门控制柜接收指令后启动闸门启门，当闸门在时间t时打开至目标位置，且此时的闸门位置h与a的差值在死区内即误差调节范围内，则闸门开度控制模块发出停止闸门指令，闸门操作完成，当闸门在时间t时未打开至目标位置，且此时的闸门位置h与a的差值不在误差调节范围内，则进入Step4；
[0013]Step4闸门开度控制模块判断出闸门打开时间超过正常操作闸门所需时间t或者出现异常报警，则发出停止闸门指令，同时上报闸门操作超时或闸门操作未完成，若未出现上述两种情况，则进入Step5；
[0014]Step5闸门开度控制模块进一步判断出闸门开度增加或跳变，则继续闸门启门并计时，若闸门开度没有增加或跳变，则发出停止闸门指令，同时上报闸门操作超时或闸门操作未完成。
[0015]具体的，所述步骤Step4中异常报警包括闸门控制柜的系统异常、I/O控制柜故障、I/O控制柜与电站监控系统LCU的通信出现中断。
[0016]具体的，所述目标值a应在闸门开度范围内，即闸门最小开度≤目标值a≤闸门最大开度。
[0017]具体的，所述正常操作闸门所需时间t通过闸门开度调节模型计算得出：
[0018]f(T)＝P
set
‑
P
act
*Ratio+T
pump
+T
deadband
*Ratio
[0019]其中f(T)为闸门开度控制模块开出闸门启/闭指令到开出停止指令总时间即正常操作闸门所需时间t，P
set
为中控室或集控中心设定的闸门开度即目标值a，P
act
为闸门开度实际值即h，Ratio为闸门液压启闭机运行速度变化率，T
pump
为闸门液压启闭机从起泵到闸门实际启/闭运行的等待时间，T
deadband
为闸门运行进入死区后到闸门开度设定时间。
[0020]具体的，通过监视系统对泄洪闸门机械、电气核心部件和下游边坡冲刷点进行监视，将闸门实际运行情况、闸门实际开度指示、闸门周围环境、闸门控制油压系统和闸门电气控制系统显示实时数据传输至厂站层的中控室和集控层的集控中心，出现异常情况时报警并进行处理；监视系统包括室外摄像头和室内摄像头，室外摄像头位置对准溢流表孔闸门左右岸活塞杆，闸门及开度显示，能实时观察闸门实际及周围环境，室内摄像头位置对准溢流表孔闸门液压及控制系统，实时反映液控孔子系统运行情况。
[0021]具体的，所述闸门的开度显示通过在闸门启闭支点处设置闸门开度标识，闸门操作人员能在现地或通过摄像头远程观察到闸门实际开度，核对闸门开度实际位置；
[0022]所述闸门开度标识包括标识标尺和标识指针，其中标识标尺包括若干不同数字显示的标识牌，以闸门上侧支臂端部为基准，以闸门全开和全关的范围在标定区域墙面形成一段弧线，标识牌均匀分布在弧线上，标识指针设置在闸门上侧支臂端部。
[0023]工作原理：本专利技术采用分层分级式安全策略控制，分层体现在集控层、厂站层、大坝层以及现地层四个层次。对应集控中心监控系统、中控室的电站监控系统上位机、电站监控系统LCU、闸门控制柜四个分级。每个层级均实际了全面可靠的安全调控方式，确保了泄
洪闸门远程控制的安全可靠。电站用于泄洪的闸门安装在溢流表孔上，其启闭采用以PLC为基础的控制系统，闸门控制柜内设有与电站监控系统LCU连接的接口，可在远方对闸门进行操作。可实现集控中心和中控室远程控制方式、现地自动控制方式、现地手动操作方式，以上各种工作方式之间相互闭锁，通过工作方式选择按钮进行切换。
[0024]有益效果：
[0025](1)采用分层分级式安全策略对大型流域电站泄洪闸门进行异地控制，实现泄洪闸门智能化故障判断与开度精准控制。
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型水电站的泄洪闸门异地控制方法，其特征在于：通过集控层、厂站层、大坝层和现地层之间相互通讯实现泄洪闸门异地控制，上述各层对闸门运行过程实时监控并对异常情况及时处理，且上述各层对闸门的控制方式之间相互闭锁；所述集控层包括位于集控中心的集控中心监控系统，所述厂站层包括位于水电站中控室的电站监控系统上位机，所述大坝层包括位于水电站坝区的电站监控系统LCU，所述现地层包括闸门控制柜，用于控制溢流表孔闸门上的液压启闭机，所述电站监控系统LCU通过I/O控制柜与闸门控制柜相连；所述闸门异地控制具体过程为：所述集控层或所述厂站层发出闸门操作指令，闸门操作指令包括开启、关闭、停止和闸门开度设置，电站监控系统LCU接收闸门操作指令后，通过其中的闸门开度控制模块计算正常操作闸门所需时间，并判断闸门操作未达到预设限制操作范围，发出操作闸门指令并计时，闸门控制柜接收到操作闸门指令后启动液压启闭机的油泵，控制闸门启闭，电站监控系统LCU持续监视闸门开度，闸门开度到达闸门开度目标值死区时，闸门开度控制模块发出停止闸门指令，即完成一次闸门操作，操作期间如果出现异常，闸门开度控制模块立即发出停止闸门指令。2.根据权利要求1所述的大型水电站的泄洪闸门异地控制方法，其特征在于：所述闸门控制柜对溢流表孔闸门运行中出现的系统异常进行报警，并传输至电站监控系统LCU，电站监控系统LCU发出停止闸门操作指令，电站监控系统LCU还对闸门开度的调节过程进行实时监控，当出现异常时，发出停止闸门指令并上报至电站监控系统上位机，电站监控系统上位机对闸门状态进行判断，如无异常，可进行闸门异地控制，如出现异常，则立即报警并闭锁，此时厂站层与集控层均不能对闸门进行异地控制。3.根据权利要求2所述的大型水电站的泄洪闸门异地控制方法，其特征在于：所述闸门开度的调节过程中的异常包括闸门调节反向、闸门调节超时、闸门开度波动和闸门开度值反馈中数据故障。4.根据权利要求1所述的大型水电站的泄洪闸门异地控制方法，其特征在于：所述闸门异地控制包括对闸门的启闭，两者过程相同，开启闸门时选择启门，关闭闸门时选择闭门，具体包括如下步骤：Step1操作人员通过集控中心或中控室选择闸门操作方式，选择启门后，输入闸门给定目标开度即目标值a并确认启门指令；Step2闸门开度控制模块利用液压启闭机上的液压缸位移传感器反馈的闸门位置h与a比较计算出正常操作闸门所需时间t，若h与a的差值超出预设值即超出操作范围，则不执行启门指令，若h与a的差值未超出操作范围，则进入Step3；Step3闸门开度控制模块发出启门指令并计时，闸门控制柜接收指令后启动闸门启门，当闸门在时间t时打开至目标位置，且此时的闸门位置h与a的差值在死区内即误差调节范围内，则闸门开度控制模块发出停止闸门指令，闸门操作完成，当闸门在时间t时未打开至目标位置，且此时的闸门位置h与a的差值不在误差调节范围内，则进入S...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊前刚，黄怀军，应锡政，尹志超，田维坤，黄新祥，
申请(专利权)人：云南华电金沙江中游水电开发有限公司阿海发电分公司，
类型：发明
国别省市：