水电厂闸门分布型控制体系研究

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1、水电厂闸门分布型控制体系研究第1章绪论1.1研究目的及意义水电厂闸门控制系统是水利枢纽水情调度命令执行的重要环节，整个系统的可靠性决定了大坝建筑甚至整个流域人民生命财产的安全，对社会的影响重大。因此这就需要闸门控制具有很高的可靠性。纵观历史数据，世界上曾发生过多起由于闸门设计不合理，或者闸门故障而导致的严重的灾害[1][2]。1976年汛期，哥伦比亚德尔蒙特坝泄水闸门破损，导致整个地区遭受很大的损失，其中八十人因此失去了生命。1976年，巴基斯坦塔贝拉水利枢纽由于闸门被卡住了而导致一次大事故。1977年，在巴西的里奥普雷图河遭遇洪水时，由于操作人员没能及时的打开闸门，从而导致河段上的两座水利

2、枢纽大坝便道遭到破坏。1982年，西班牙图兹水利枢纽由于闸门启闭设备损坏，闸门不能及时打开，用手动方式也未能打开闸门，导致水流溢过71米高的坝顶的事故。尽管疏散了该市的居民，但此次事故还是造成40人死亡，经济损失达3.55亿美元[3]。..1.2国内外研究现状国外对于闸门控制系统的研究比国内要早，技术也比国内要成熟。对于控制系统的使用也比国内要广泛。国外许多国家已经利用计算机监控软件实现了统一管理某些流域全体闸门以及集中监测这些闸门的运行工况。该系统通过利用多媒体技术能够实现闸门运行的故障检测以及多层控制等多种功能。在美国加州某输水干线上工作人员仅有几名，这是因为该项目在上世纪70年代工程实

3、施时安装了对71座节制闸的全部闸门和相关设施、设备进行全面监测、控制的计算机监控系统，该系统实现了整个输水干线的全自动化管理。上世纪80年代法国也效仿美国，对罗讷河上所有闸门安装了计算机控制系统，并实现了全面的自动控制。该系统通过中央控制系统在集控室实现了对各闸站的远程控制，这样使得工作人员只集中在集控室，大量减轻了人力成本。在日本，也通过安装全新的计算机监控软件对当地1960年-1980年建设的水利工程进行了全面改造和相应的扩建。该系统为了达到综合利用水资源的要求，通过设置中央管理站，利用分层分布式结构对各设备进行集中管理，并利用远距离测控装置实现了集中控制各闸门和渠道。在美国洛拉多河域，

4、也实现了控制中心远程监控各闸站运行情况。这套系统由数据采集系统和通信管理系统组成。控制中心通过计算机控制台发出控制命令，闸站对应设备对命令进行执行，能够实现系统远程报警并采取相应措施。荷兰很多闸站使用了智能化的水位计、水位表，这类先进仪表能够实现仪表的长期自动记录[6][7]。总之，国外很多闸门控制系统已经实现全面或部分自动化控制，能够实现长期稳定跟踪监测和记录闸站的运行情况，实现了故障即时发现随时解决。计算机控制系统所记录并存储的各项数据也为未来闸站系统的进一步开发和改造提供了重要的参考依据。此外，自动控制系统的大量应用也有效减少了人力成本，减轻了工作人员的工作量。..第2章闸门分布式控制

5、系统的总体方案设计2.1概述隔河岩水电厂位于清江下游湖北省长阳土家族自治县境内，下距清江入长江口62km，距长阳县城9km。枢纽工程由大坝、发电厂房和升船机三大建筑物组成。大坝为双曲重力拱坝，最大坝高151米，坝顶长653．5米，坝顶高程206米，正常蓄水位为200米，总库容34亿立方米。电厂为引水式发电厂房，安装四台30万千瓦水轮发电机组，设计年发电量30.4亿千瓦时。本电站为华中电网骨干调峰、调频、事故后备电站之一。隔河岩水电厂闸门分布式控制系统由七个表孔和四个深孔组成，其中七个表孔分别设在11＃至18＃坝段，每孔弧形闸门由一套双缸液压启闭机操作。在泄洪坝段（12，13，16，17）设有

6、四孔深孔溢洪道，相应孔口分别按1，2，3，4号编号。为满足大坝运行要求，在每一孔配置一台单吊点液压启闭机，用于启闭弧形工作闸门。表孔启闭机布置在▽199.383（支铰中心线）高程；泵房布置在▽202.50高程。坝顶高程为▽206.00。深孔启闭机安装坝体内▽148.00高程，四孔机房以坝内廊道相互连通。从坝顶▽206高程至本层廊道使用电梯作为交通及小件搬运工具。在每孔机房顶部开有调运孔口，作为大件调运时使用。表孔启闭机和泵站采用一孔一套方案，且每套泵站设三台泵组，其中两台工作，一台备用。深孔启闭机传动采用一机两泵方案，一套泵站支持两台启闭机的启闭动作。泵站分别设在1、3号机房内，分别支持1、

7、2号及3、4号启闭机。严禁1、2号或3、4号同时启闭。.2.2整体方案设计隔河岩电厂闸门控制系统由管理层、控制层、设备层组成的分布式控制系统，如图2-1所示整个闸门控制系统分为3个层，分别为闸门集控中心站（管理层），现地控制单元LCU（LocalControlUnit）以及设备单元（控制对象）。集控中心站（管理层）运行监控系统采用双计算机运行模式，通过分布式网络与各LCU进行通讯，实现闸门的开度控制及闸门运行