摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了樂(lè)灘水電站溢流壩閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)改造的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及如何利用的新增的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)泄水閘的啟閉要求，并對(duì)溢流壩閘門(mén)控制流程的簡(jiǎn)化進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。
　　關(guān)鍵詞：樂(lè)灘水電站、溢流壩閘門(mén)、控制流程
　　一、工程概況
　　樂(lè)灘水電站是紅水河規(guī)劃開(kāi)發(fā)的第八個(gè)梯級(jí)水電站，壩址位于廣西忻城縣紅渡大橋上游3km，距上游已建的百龍灘水電站76.2km。電站裝設(shè)4臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量4×150MW。
　　溢流壩閘門(mén)共有8孔，均采用固卷機(jī)啟閉，其控制柜原為啟閉設(shè)備廠家配套提供，由于不能進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，不具備開(kāi)度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)化程度不高，于2006年進(jìn)行改造，更換控制柜，并于當(dāng)年改造完成并投入運(yùn)行，歷經(jīng)2007年至今的紅水河多次洪峰的考驗(yàn)，很好地滿足電站的運(yùn)行要求。
　　二、溢流壩閘門(mén)現(xiàn)地控制單元的組網(wǎng)設(shè)計(jì)
　　樂(lè)灘電站啟閉設(shè)備控制系統(tǒng)分為集中控制級(jí)和現(xiàn)地單元控制級(jí)，集中控制級(jí)與現(xiàn)地控制級(jí)采用MB+光纖環(huán)網(wǎng)通信。集中控制級(jí)由一面閘門(mén)現(xiàn)地控制單元LCU8組成，布置在溢流壩啟閉機(jī)室，可對(duì)全廠所有需遠(yuǎn)程控制的啟閉設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控。通過(guò)雙光纖以太網(wǎng)與全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。
　　現(xiàn)地單元控制級(jí)包括溢流壩閘門(mén)的新控制柜PLC（共8面），PLC采用施耐德公司ModicnTSXQuantumPLC系列，CPU為140CPU11302模塊。采用MB+通信模塊140NOM25200，通過(guò)MB+光纖環(huán)網(wǎng)的方式與閘門(mén)LCU8之間進(jìn)行連接。考慮到溢流壩閘門(mén)PLC的重要性，PLC的少量的信號(hào)以硬接點(diǎn)方式送至閘門(mén)現(xiàn)地控制單元LCU8，其它監(jiān)信號(hào)均通過(guò)通訊方式實(shí)現(xiàn)。少量的信號(hào)包括PLC裝置本身故障、電源故障和相關(guān)啟閉機(jī)的運(yùn)行信號(hào)，這樣即使網(wǎng)絡(luò)通訊故障，上位機(jī)也能采集到該信號(hào)，確保可靠性。
　　三、溢流壩閘門(mén)現(xiàn)地控制單元主要功能
　　現(xiàn)地控制單元實(shí)現(xiàn)的主要功能有，檢測(cè)溢流壩閘門(mén)設(shè)備（如閘門(mén)固卷機(jī)荷重傳感器、開(kāi)度傳感器等）有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)視閘門(mén)設(shè)備的運(yùn)行情況，接受閘門(mén)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，按照預(yù)先編制的程序自動(dòng)或根據(jù)運(yùn)行人員指令手動(dòng)對(duì)各現(xiàn)地設(shè)備進(jìn)行控制，儲(chǔ)存所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線上傳至監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)資源的全系統(tǒng)共享，主要功能如下：
　　電機(jī)啟、停控制；電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)指示；電機(jī)故障報(bào)警指示；電機(jī)運(yùn)行時(shí)間累計(jì)；手動(dòng)/切除/自動(dòng)控制切換。
　　設(shè)備正常情況下，采用自動(dòng)操作方式。可通過(guò)閘門(mén)現(xiàn)地控制單元LCU8發(fā)出工作門(mén)或事故門(mén)啟閉操作指令，也通過(guò)現(xiàn)地按鈕發(fā)出操作指令，完成閘門(mén)啟閉操作。現(xiàn)地操作指令和LCU操作指令具有相互閉鎖功能，能有效地防止兩地操作沖突。
　　在設(shè)備調(diào)試、檢修階段，以及在PLC故障，自動(dòng)操作失靈的緊急情況下，采用手動(dòng)操作方式，可實(shí)現(xiàn)閘門(mén)的啟閉控制。在手動(dòng)方式下，遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作無(wú)效。
　　不論在何種控制方式下，均可通過(guò)現(xiàn)地單元上的“緊急停止”按鈕使閘門(mén)停止運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)特殊緊急情況下緊急停機(jī)。
　　四、溢流壩閘門(mén)控制流程的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
　　溢流壩閘門(mén)的開(kāi)度控制由上位機(jī)通過(guò)閘門(mén)LCU8實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)度，在實(shí)際使用中，因涉及到下游流態(tài)對(duì)電站出力、下游航道口門(mén)區(qū)通航條件、岸坡安全等方面的綜合問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)溢流壩閘門(mén)自動(dòng)控制的要求很高。根據(jù)《廣西紅水河樂(lè)灘水電站工程運(yùn)行設(shè)計(jì)報(bào)告》的要求，實(shí)現(xiàn)溢流壩閘門(mén)局部開(kāi)啟泄洪調(diào)度運(yùn)行控制的流程較為復(fù)雜，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)缺乏相關(guān)的有依據(jù)的程序模型，以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法精確實(shí)現(xiàn)其要求。
　　針對(duì)此類運(yùn)行工況，結(jié)合正常溢流壩閘門(mén)的開(kāi)度控制流程，將閘門(mén)局部開(kāi)啟泄洪調(diào)度的控制流程的簡(jiǎn)化為以下兩種方式，
　　           
　　　　
　　考慮到溢流壩每孔閘門(mén)逐次單啟閉的極端運(yùn)行工況時(shí)，其控制流程還可簡(jiǎn)化為：
　　
　　           
　　以上三種運(yùn)行方式可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整，最大限度滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況的控制要求，同時(shí)要求運(yùn)行單位技術(shù)人員在實(shí)際運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)巡視記錄，確切掌握下游流態(tài)，閘門(mén)振動(dòng)強(qiáng)度與上下游水位、閘門(mén)開(kāi)度、產(chǎn)生問(wèn)題閘孔號(hào)等要素之間的關(guān)系，從而制定回避、確保運(yùn)行安全的具體措施，并在實(shí)際使用過(guò)程中加以修改完善，形成最終的泄洪調(diào)度的操作依據(jù)。
　　五、結(jié)束語(yǔ)
　　樂(lè)灘水電站溢流壩閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)更換控制柜設(shè)備，把閘門(mén)監(jiān)控的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自動(dòng)化執(zhí)行元件等重新整合，解決了原溢流壩閘門(mén)不能進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，不具備開(kāi)度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)化程度不高的問(wèn)題。同時(shí)采用以簡(jiǎn)化的控制流程為基礎(chǔ)的的溢流壩閘門(mén)的啟閉控制，歷經(jīng)2007年至今的紅水河多次洪峰的考驗(yàn)，運(yùn)行情況良好，性能穩(wěn)定，很好地滿足電站的泄洪調(diào)度運(yùn)行要求，為今后類似的設(shè)計(jì)提供很好借鑒。