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1、综 述五强溪电站三级船闸监控系统介绍黄石桥 五凌水电有限责任公司 ( 长沙 410007)摘 要 叙述了船闸监控系统的结构、配置、控制方式及功能, 同时对运行监测和运行管理也作了相应介绍。 关键词 船闸 监控系统 运行监测 管理0 概 述沅水系湘西水运交通动脉, 五强溪船闸的安全、可靠运行已成为沅水水运交通的关键。五强溪三级船闸布置在河床左岸, 它由上游引 航道、输水系统进口段、4 个闸首、3 个闸室、泄水段、下游引航道及其它附属建筑物组成。每个闸首设有工作门和左、右 2 个输水门, 1, 4 闸首工作门为人字门, 2闸首为双扉门, 3 闸首为下沉门, 4 个闸首的输水门均为反弧门。所有工作门
2、和输水门的操作均采用液压启闭机。船闸设计年过坝货运量为 250 万 t, 木材过坝量为 45 万m3, 年通航天数为330d。 船闸最高通航水位 ( 上游/ 下游) 110m/ 52. 2m,最低通航水位 ( 上游/ 下游) 90 m/ 40. 9 m。1 船闸监控系统结构船闸监控系统框图见图 1。船闸系统的控制是由可编程序控制器 PC 来完成的, 本系统 4 个闸首图1五强溪三级船闸监控系统结构框图4闸首机房控制柜 4号PLC3闸首机房控制柜 3号PLC2闸首机房控制柜 2号PLC1闸首机房控制柜 1号PLC现场信号启动柜现场信号启动柜现场信号启动柜现场信号启动柜I/ OI/ OI/ OI/
3、 OI/ OI/ OI/ OI/ OI/ OI/ OI/ O操作柜操作柜操作柜操作柜电源打印机微机 CRTCRT键盘操作按钮、 信号灯切换切换切换切换中控操作台对讲装置中心控制台录像机CRT工业电视监视系统中 控 室33第 19 卷湖 南 电 力1999 年第 5期的控制均采用光洋公司的 SU6型 PC, 分别组装 在各闸首控制柜内。各闸首根据液压系统的结构分别配置有不同数量的现地操作柜和启动柜, 现地程序控制和单项控制均在操作柜上完成, 在闸门调试 维护或 PC 可编程故障时, 在现地启动柜上还可以手动控制闸门。中控室布置有控制台, 微机及相应的外围设备,控制台上配有控制按钮和开关,船闸运行
4、工况显示信号灯和故障指示灯等, 即在操作台 上可实现船闸各闸首工作门、输水门的程序控制和单项控制、远方和现地控制方式的切换、故障状况下的紧急停机等。微机主要用来监测和管理,它与 可编程控制器之间是通过 CCM 网络连接的,可实现微机与PC 之间、PC 与 PC 之间的通信。中控室设有2 台 CRT , 1 台用于动态模拟显示, 1 台用作调度管理及数据统计, 2 台显示器的功能可手动切换。 为更全面的监视船只过闸过程中整个系统的运行情况, 还配有工业电视监视系统,它与监控系统之间是相互独立的, 通过分别设置在 4 个闸首的 8 个室外全天侯可变焦摄像机将现场运行情况反映到监视 器上, 便于运行
5、人员在中控室及时了解运行情况。 它在中控室设有 3 台监视器, 其中 2台固定显示上、 下游引航道的船只停泊和进出闸情况, 1 个通过视频 切换器对在各闸首的停泊及进出闸情况以及闸门的启闭状况等进行监视。因其监视系统设备都是露天设置,受气候条件及水库泄洪的影响, 工作条件较为恶劣, 对设备的性能要求较高, 我们经过反复的 调查研究, 选用美国维康公司产品,从在人民大会堂、 首都机场、 黄埔大桥的运行情况看可靠性较高。2 船闸监控系统的功能2. 1 控制方式及功能船闸控制分为集中控制和现地控制。集中控制是在中控室实现的, 包括程序控制和单项控制。程 序控制是指船舶要通过某闸首时, 工作门和输水门
6、能按预定的程序自动控制 ( 见图 2) , 分别有下行程序 1程序 4, 上行程序 1程序 4,可在中控室或 每一闸首控制室分别以一个指令完成本闸首工作门和输水门的自动开启和关闭。运行中为节省船只过坝时间和减少闸门及其传动机构的磨损,在保证船只安全高度和吃水深度的前提下, 对于双扉门和下 沉门可根据闸室水位自动调整闸门的开度, 也可根据某时段的水位人工设置闸门在全开以内的任一开图2运行程序流程图432115关1闸首人字门关2闸首双扉门开1闸首阀门开1闸首人字门关1闸首阀门关3闸首下沉门开2闸首阀门开2闸首双扉门关2闸首阀门关4闸首人字门开3闸首阀门开3闸首下沉门关3闸首阀门开4闸首阀门开4闸首
7、人字门关4闸首阀门开4闸首人字门下游水位与3闸室水位平下游水位与3闸室水位未平上行5关4闸首人字门关3闸首下沉门开4闸首阀门开4闸首人字门关4闸首阀门关2闸首双扉门开3闸首阀门开3闸首下沉门关3闸首阀门4321下行开1闸首阀门开1闸首人字门关1闸首阀门关1闸首人字门开2闸首阀门开2闸首双扉门关2闸首阀门度运行。而单项控制是对同类功能的单项机械分别进行控制。这 2 种控制都是由可编程序控制器来完成的。现地控制是由与运行人员在各个闸首机房现场来实现的, 它也包括程序控制和单项控制 ( 前已论述) , 还有一个简单的不包括闸门相互闭锁的常规接线对单项机械的手动控制, 主要用于调试和维护。2. 2 运
8、行监测为确保船闸的正常及安全运行, 除对各闸首工 作门、输水门按通航程序进行控制外,对一些较为重要的设备及部件的运行状况进行监测, 其中包括上、下游引航道及各闸室的水位,闸门、阀门开度的监测,船只的位置监测等,主要有以下 2 种监测方式。2. 2. 1 动态模拟显示主要显示以下内容:a. 水位监测。正常运行时对上、下游及各闸室 的水位及水位差进行动态模拟显示, 我们采用国外引进的吹气式水位计, 它本身具有信号处理, 除能精确显示被测水位外, 还有 420 mA 的模拟量输出通过PC 送给计算机作为动态模拟显示。341999 年第 5 期湖 南 电 力第 19 卷b. 闸门的位置监测。 正常运行
9、时对 4 个闸首的 工作门和输水门的开度进行屏幕动态模拟显示, 各闸门的开度模拟量信号由开度传感器送给 PC。c. 控制过程监视。 正常运行时动态显示过闸流 程, 俯视 2个画面, 包括人字门开度, 进、出闸信号的模拟显示, 上、下行显示等。画面可自动或手动切换, 其自动切换方式是随运行程序的变化而变化。 2. 3. 2 工业电视监视工业电视主要用于监视上、下游引航道及各闸室情况, 船只的位置等, 也可用来作为闸门开度和 水位的辅助监视,并配有录像设备以便保存有关资料。3 运行管理通过上位机对船闸运行编组、记录及统计。对过闸的船只、 木排等按其尺寸及要求的安全距离, 进闸的顺序进行自动编组,
10、并打印进出闸作业计划表。通过键盘将原始数据及资料如: 船名、 船只型号、 艘 数、载货种类、额定吨位、实际载货吨位、船只及木排的尺寸等输入计算机, 计算机则根据这些原始 资料以及过闸的实际情况, 按每月/ 日/ 班为单位进行统计汇总, 并打印制表。在每次通航结束后,由微机自动将所需资料保存和显示,按每班 ( 每日或 每月) 进行制表打印, 以便交接班时及按日按月了解通航的情况。五强溪三级船闸监控系统由于有关各方在方案确定、设备选型、制造质量、现场调试等方面严格 把关, 设备自 1995 年初投运以来已 3a 多时间, 运行情况表明监控系统结构是合理的, 运行是安全可靠的。除闸门位移传感器 (
11、已更换) 和油泵电动机 启动开关出现些故障外,没有出现过监控系统本身引起的故障。五强溪三级船闸监控系统在国内还没有多级船闸成功运行经验的基础上, 基本达到了我们预期的效果。不但保证了五强溪船闸的安全可靠 运行, 而且为沅水流域的滚动开发、为我国多级船闸监控系统的设计和运行积累了经验。( 收稿日期: 1999-04-12)( 上接第 32 页)体整定计算如下:系统最小运行方式归算至我厂( 不包括我厂) 正序阻抗标么值: 110kV 侧为 4. 606, 220kV 侧为 0. 07397。我厂最小运行方式按一大一小运行,阻抗图见图 1。110 kV4. 606图1阻抗图0. 026250. 01
12、870. 3860. 073970. 2026机3变1机220kV 母线短路 X*?= 0. 047两相短路 Idmin= (3 / 2) ( 1/ 0. 0477) 251 = 4 556 A110kV 母线短路 X*?= 0. 07752两相短路 Idmin= (3 / 2) ( 1/ 0. 07752) 502 = 5 607 A灵敏度取 4则:220 kV 速断保护:Idzj= 4 556/ ( 600/ 5) 4 = 9A 取 8A110 kV 速断保护:Idzj= 5 607/ ( 600/ 5) 4 = 11A 取 10 A用三相星形接线。4 实施效果这套保护装置性能优越,操作简单, 深受运行人员的欢迎。 我们首先在220kV 母联开关 600 微机 保护中实施, 同时对运行人员进行操作方面的培训,编入运行规程, 继而推广到110 kV 旁母 524, 母联520, 并彻底拆除了 110 kV 母差保护中的充电保护 装置。( 收稿日期: 1999-05-28)35第 19 卷黄石桥: 五强溪电站三级船闸监控系统介绍1999 年第 5 期
