飞来峡水利枢纽泄水闸计算机监控系统

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1、概况

　　飞来峡水利枢纽位于广东省清远市境内的北江干流上，是以防洪为主、兼有航运、发电等综合效益的工程。飞来峡水利枢纽泄水闸设有15孔14×13（m）弧形工作闸门用于泄洪，另有一孔排漂闸门。泄水闸廊道内设有功能独立的2套渗漏排水系统。

　　在现代的大型水利枢纽，计算机监控技术得到广泛的应用，飞来峡水利枢纽泄水闸计算机监控系统按照“无人值班、少人值守”的要求设计，利用计算机进行自动化监测和控制，实现了闸门的远方自动控制。

　　2、监控系统配置情况

　　飞来峡水利枢纽泄水闸计算机监控系统采用分层分布式结构，由集中控制单元和现地控制单元两部分组成。集中控制单元有3个工作站，分别位于电站中央控制室、泄水闸集控室、水情办公室，其中电站中央控制室与泄水闸集控室工作站采用冗余配置双机互为热备用的方式，水情办公室工作站为监视工作站，集中控制层主要负责现场设备的检测显示、控制、报警、运行管理和报表打印等（详见监控系统网络图）。现地控制层包括17台独立的PLC控制系统。其中15台（1号～15号）PLC分别控制15孔闸门的运行；1台PLC用于公用设备的控制；另一台用于排漂孔的运行。每个闸门PLC配置一块现地操作屏，用于现地控制及设备实时工况监视。闸门的控制方式有：常规控制、闸门PLC屏操作面板控制、计算机监控系统集中控制3种控制方式。

　　在计算机监控系统网络正常情况下，运行监控通过计算机监控系统集中控制来实现。在网络中断的情况下，运行监控可通过现地操作操作面板实现。在PLC出现故障情况下，可通过切换泄水闸门PLC屏上的计算机／常规切换开关，改由常规屏控制。常规控制级别最高。现地操作面板和集中控制的控制权限由泄水闸门PLC屏上的现地／远程切换开关决定。

　　3、监控系统主要功能

　　3.1集中控制层的功能

　　1）数据采集，定时采集所要求的现地监控单元I／O点的实时信息以及各种计算、综合和统计信息，并存入数据库。

　　2）数据处理，生成多种数据表，供显示、打印和查询用；分站事件顺序记录处理，记录每一个事件发生的时间、性质、站名，并对故障事件给出音响报警。

　　3）远方控制和操作，控制的项目有：①15扇泄水闸门的监控；②1扇排漂闸门的监控；③1号墩、12号墩共4台渗漏排水泵的监控；④泄水闸变电站10kV、0.4kV电压等级断路器的监控。

　　4）人机接口

　　5）报表

　　3.2现地控制层的功能

　　1）接受集中控制层指令并向集中控制层传送数据。2）现地单元内部自成一个独立的系统，通过现地的操作面板，可以完成相关设备的监控。

　　3.3应用软件的功能和高级应用

　　应用软件中闸门控制是核心部分。包括单孔、多孔、自动3种模式。单孔控制可对单个闸门进行任意开度的启闭；多孔控制可对多个闸门进行控制，用户可自己选择要启闭的一组闸门。自动控制则是根据要泄的水流量及当时的库水位，可自动计算出要启闭的总开度并根据闸门调度规程选择一组可远程启闭的闸门进行自动控制。

　　自动控制模式是本系统应用软件的高级应用功能，一般的闸门运行模式为：1）水情调度中心根据水库水情情况确定下泄总流量→2）人工查《飞来峡溢流坝闸门泄流能力查算表》确定泄水闸开孔数和开度（飞来峡溢流坝闸门泄流能力查算表是根据北江的水文资料确定的关于上下游水位、下泄流量和闸门开度之间的关系表）→3）发调度命令给电厂→4）电厂根据调度规程按照调度命令开闸泄水。而在自动控制模式下，在应用软件中建立了水情数据模型和水情数据库，根据水位和下泄总流量直接由系统确定泄水闸开孔数和开度，在操作中只要输入下泄的总流量到系统中，系统可自动计算开启闸门数和开度而不需要人工过多的干预，具有成组控制的功能。

　　4、监控系统的配置

　　1）泄水闸集控室工作站采用HP公司计算机，网络操作系统为WINDOWSNT4.0SERVER，运行GECimplicity组态软件，与现地层通信，完成集控层的监视和控制功能。

　　2）电站中央控制室工作站采用DELL公司计算机，网络操作系统为WINDOWSNT4.0SERVER，运行GECimplicity组态软件，与水情分中心通信，完成集控层的监视和控制功能。

　　3）水情办公室工作站采用HP公司计算机，网络操作系统为WINDOWSNT4.0SERV／ER，运行GECimplicity组态软件，与泄水闸集控室工作站和电站中央控制室工作站通信，完成监视功能，无控制功能。

　　4）集控层所有工作站独立建立历史数据库和报表系统，数据库选用微软公司的关系型数据库SQLSERVER.

　　5）电站中央控制室、泄水闸集控室工作站互为热备用，电站中央控制室为主用机，泄水闸集控室工作站为备用机，在公用LCU机柜上设置2个工作站控制权限的控制切换开关，实现权限的硬件切换。水情办公室工作站为监视工作站，只具有监视功能，不具有控制功能。

　　6）电站中央控制室、泄水闸集控室、水情办公室工作站组成快速以太网。

　　7）每一孔泄水闸的现地控制柜位于各个闸门启闭机室，各采用1台GE90－30PLC集成完成现地层监视和控制功能。现地层人机操作界面采用GEMicroGreyline操作面板，该操作面板具有2行20个字符的LCD显示界面，操作面板与PLC之间通过RS422通讯，实现泄水闸现地层的开度设定和实际开度显示的人机操作界面。

　　8）公用PLC控制柜位于泄水闸中控室，采用1台PLCGE90－30PLC集成完成现地层监视和控制功能。人机操作界面采用GEQuickpanel操作面板，该操作面板具有5″宽度的LCU显示器，操作面板与PLC之间通过RS422通讯，提供公用设备的监视和控制的操作界面。

　　9）各个现地控制PLC通过GBC通信模块组成Genius总线网络。

　　10）现地LCU控制柜面板上设置控制权限开关，当开关处于现地位置时，集控层的操作无效，开关处于远程位置时，现地层释放权限，由集控层进行系统控制。

　　5、监控系统与其它系统的通信

　　5.1与MIS系统通信

　　闸门计算机监控系统与MIS系统物理上通过1台网关机连接，在网关机上建立1个Access数据库，监控系统将需要公布的数据写入库中，MIS系统每5分钟1次从表中读取数据，传输到MIS网络。

　　5.2与水情遥测系统通信

　　闸门计算机监控系统与水情遥测系统物理上通过1台网关机连接，在网关机上建立Access数据库FLXμgmsμSWAP，含2个数据表，分别为wmsμtoμgms，gmsμtoμwms（wms代表水情遥测系统，gms代表闸门监控系统），闸门监控系统将需要公布的数据写入表gmsμtoμwms中，水情遥测系统将需要公布的数据写入wmsμtoμgms表中；闸门监控系统将从wmsμtoμgms表中读取所需数据，水情遥测系统将从gmsμtoμwms表中读取所需数据，这样，就实现了闸门计算机监控系统与水情遥测系统的数据交换。

　　6、结束语

　　飞来峡水利枢纽泄水闸计算机监控系统2年来的运行表明，系统规划和设计合理，运行稳定，满足设计要求，减轻了运行人员的劳动强度，满足目前少人值班的要求。但系统也存在一些有待完善的问题，主要为：

　　1）由于系统的水位信号未接入，导致系统自动控制高级应用功能在实际运行中并未得到应用。

　　2）由于软件设计的不完善，系统中的实际下泄流量数据不准确，导致报表的统计也不准确，未在实际工作中采用。