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
CRT 录像机
中控 室
工业电视监视系统
中控操作台
中心控制台 对讲装置
切换
操作按钮、信号灯
键盘
切换
切换
CRT CRT 切换
微机
打印机 电源
操作柜
操作柜
操作柜
操作柜
I/ O I/ O
下游水位与3闸室水位平
开4闸首人字门
1
开4 闸首阀门——开4闸首人字门——关4 闸首阀门
1
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 2
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 3
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 4
关1闸首人字门 5
图2 运行程序流程图
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 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
1999 年第 5 期
湖 南 电 力
第 19 卷
的控制均采用光洋公司的 SU —6 型 P C, 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 P C 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 P C 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。
·
0. 202
0. 02625
· 110 kV
0. 0187 0. 386
6机
3变
1机
图1 阻抗图
220 kV 母线短路 X * = 0. 047
两相短路 I dmin = ( 3 / 2) × ( 1/ 0. 0477) × 251 = 4 556 A 110 kV 母线短路 X * = 0. 07752
( 收稿日期: 1999-05-28)
— 35 —
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, 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
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 运行监测
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 3 a 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 ( 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。
第 19 卷 综 述
湖 南 电 力
1999 年第 5 期
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。
— 34 —
下行
开1 闸首阀门——开1闸首人字门——关1 闸首阀门
1
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 2 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 3
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 4
关4闸首人字门 5 上行
下游水位与3闸室水位未平
两相短路 I dmin = ( 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] = 9 A 取 8 A 110 kV 速断保护: Idzj= 5 607/ [ ( 600/ 5) ×4] = 11 A 取 10 A 用三相星形接线。
控制柜
I/ O
1号P LC
1闸首机房
现场信号 启动柜
I/ O I/ O
控制柜
I/ O
2号PLC
2闸首机房
现场信号 启动柜
I/ O I/ O
控制柜
I/ O
3号PLC
3闸首机房
现场信号 启动柜
I/ O I/ O
控制柜 4号PL C
现场信号
4闸首机房 启动柜
图1 五强溪三级船闸监控系统结构框图
— 33 —
( 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:
110 kV 侧为 4. 606, 220 kV 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。
0. 07397
4. 606
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 m 3, 年通航天数为 330 d。船闸最高通航水位 ( 上游/ 下游) 110 m / 52. 2 m , 最低通航水位 ( 上游/ 下游) 90 m/ 40. 9 m。
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
b. 闸门的位置监测。正常运行时对 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Fra bibliotek感器送给 P C。
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
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 4～20 mA 的模拟量输 出通过 P C 送给计算机作为动态模拟显示。
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 220 kV 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。