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    投入式液位變送器在坪塹電站水位信號搜聚系統中的應用

    發表時間:2018-07-25   點擊次數:645 技術撑持:1560-1403-222
      1.引言
    當前,我國的水利行業正在大力進行信息化建設,并以共享和開發信息資源為重點。水電調度管理是水利樞紐的重要業務,水電調度管理系統的信息集成問題是在水利信息化建設的背景下提出的,具有很強的行業特点,以解決領域內的信息集成需求為目標。水位信號作為數據倉庫概念中的重要的參數,在流域發點調度要旨處于主要地位,對水位信號系統應用的考究是整個流域電網配置的重要課題。比年來, 信息技術已成為當今寰宇的生產力,信息化程度成為衡量一個國家、地區或行業現代化水平的重要標志,各種無線通信技術得到了迅猛發展,使人們能從各種電纜束縛中解放出來,從而大地提高了人們的工作效率和糊口質量。數據倉庫技術是连年來在信息領域中迅速發展并對老练的一種計算機技術,從本質上講它是一種信息集成技術,它的目標是達到灵验的決策支持,在眾多領域得到應用。本文通過坪塹水電站的水電調度管理中的水位自動搜集系統的案例解析,讓讀者對于水位搜罗系統中的水位測量單元:
    投入式液位變送器 和PLC控制單元,以及報警裝置等系統控制單元有的了解。

    投入式液位變送器

    2.對系統的研究
    2.1實施背景
    沿渡河流域位于湖北省西部,流經神農架林區及恩施自治州巴東縣,系長江北岸的一條一級小支流,位于長江干流巫峽與西陵峽之間,發源于神農架林區小界嶺,經麻線坪、石柱河、四方寨、沿渡河鎮至巴東縣城西襄口匯入長江,全長60km,流域面積1031.5km2,其中巴東縣境內45km,流域面積909km2。流域內地形北高南低,干流河谷狹窄,縱坡陡,為楷模的山溪性河道。主要支流有馬家溝、石柱河、三道河等,流域內植被覆蓋較好。
    沿渡河流域內擬建坪塹調水水庫和麻線坪水庫二座,電站按“五級”開發,即:坪塹水電站、麻線坪水電站、石柱河水電站、四方寨水電站,石板坪水電站。現投產電站為坪塹水電站、石柱河水電站、四方寨水電站。分別裝機容量為30MW,45MW,45MW,25MW,25MW。在以往的流域電站梯度的考究中,以流域總的多發電量為基礎,確定梯級各電站對系統的補償權重,根據補償權重來對多發電量和多發收入進行重新分配,使得流域差异發電主體的電站發電目標從價格競爭集中提高流域總體收入上來,梯級發電收益挨近大化。同時探討了對補償后電站的時數補償問題,從而使補償功能合理。[3]
    2.2實施必要性
    坪塹水電站是沿渡河流域梯級水電站的*先級水電站,位于神農架林區下谷坪板橋村。梯級水電站之間有密切的水流聯系,一級水電站水庫的調節功用,可使其下游的所有梯級水電站受益;上下游水庫聯合調度,可協調解決發電、其他用水要求的抵牾等。一級水電站水庫在汛期蓄水,所蓄水量轉移到枯水期运用,下游各級水電站相應減少汛期通過水量,补充枯水期通過水量,減少汛期棄水,添补枯水期發電量。一級水電站拟订合理的發電計劃,可增大下游所有梯級水電站的保證效力和年發電量。制订合理發電計劃的条件,需及時撐握準確的一級水庫水位信號。
    坪塹水庫與電站距離相距較遠,坪塹水庫現場原未安裝水位計,只是在大壩坡面上畫有水位標尺,由大壩值班人員定時目測水位標尺獲取庫區水位值,以電話方式向電站值班室匯報。這樣的水位收罗方式,不利于及時了解水庫水位信號,特別汛期水位暴漲時,不利于電站及時撐握庫區水位變化過程,订定合理的汛期發電計劃。添补坪塹電站水庫的水位自動搜聚系統,眉睫之内。
    2.3實施可行性
    坪塹電站進水口平臺在建造時,進水口側面設計安裝了水位井,用于安水位計。進水口平臺的管理房安裝有電源控制箱,便当給水位計供给電源,這為壩區水位現地收罗供应了保护。進水口平臺與壩區管理房之間,隔著庫區,需坐船本事達進水口平臺。進水口平臺建在山腰處,邻近無村庄,租用電信光纖網絡將庫區水位傳回中控室可能性不大,拉光纖專網资本高,安裝也很不方便。但進水口平臺處覆蓋了中國移動、中國聯系通信網絡,可利用無線通訊網絡,庫區水位以短信的方式傳回坪塹電站中控室。

    3.系統實施
    3.1設計要求
    為协议合理的發電計劃,集控要旨、坪塹電站须要及時撐握準確的坪塹電站水庫水位值,這選擇合適的水位計。在選型上結構精致、便于安裝、操作方便、穩定可靠、準確度高、組網簡易,具有強抗干擾才能,應充分考慮設備安裝環境條件、可靠性、準確度等成分,避免造成重復投資造成不必要的浪費。且在格外環境下,高精度的設備往往要求高維護的人力和維護,這是必須要避免的誤區。經過現場的實際勘察和專家討論:
    「1」現場水位井管徑小,適合安裝投入式液位變送器。
    「2」現場水位采撷系統應具備定時短信發送功能,根據须要可選擇時、30分鐘、10分鐘發送。
    「3」選擇穩定可靠的短信發送模塊。
    3.2系統結構
    坪塹水庫水位信號采撷系統由四部分組成:現地測量單元、可編程邏輯控制器、短信收發模塊和后臺顯示元。
    根據現場安裝環境的條件,庫區水位計決定选取
    投入式液位變送器 。投入式液位變送器是一款零點和滿量程輸出能够調校的壓阻式壓力變送器,它選用高穩定性和高可靠性的壓阻式壓力傳感器和高性能的變送器專用電路,整體性能穩定可靠,可輸出4-20mADC電信號,便当接入現地可編程邏輯控制器。為容易現場對水位值的監視,添加了二次顯示與監控儀表,通過二次表的可實現限報警功能。現地可編程邏輯控制器選用西門子公司S7-20 0PLC,包含一塊CPU模塊「CPU226」,一塊四點模擬量模塊「EM231」。运用PLC的數據處理功能,4-20mADC電信號轉換為十進制數,存放在PLC寄存器里。CPU226模塊有二個RS485通訊口,這二個通訊口可根據须要設為解放口,PLC流程通過自由口與短信收發模塊進行通訊。
    投入式液位變送器送出4~20mA電信號,接入PLC模擬量模塊。使用PLC的計算功能,PLC模擬量模塊收集到的水位電信號轉換為十進制數,存儲在PLC寄存器里。利用PLC的數據處理功能,十進制水位值轉換成字符串,按短信發送模塊要求的短信字符串格式進行布列。使用PLC的編程功能,進行邏輯編程,實現一小時、30分鐘、10分鐘三種模式通過PLC自由口發送短信。
    采用JAVA編程語言開發短信接收步骤,將接收到的水位短信信號寫入數據庫。后臺監控系統周期性訪問數據庫,及時水位值寫入公用PLC,若判斷出該水位值長時間未刷新發出語音報警,以示提示。短信收發模塊選用MOXA公司的NPortZ2151,這是一款1口RS-232/422/485串口設備ZigBee聯網服務器,為串口設備連接ZigBee網絡提供了可靠的無線聯網解決方案。現地短信發送模塊收到S7-200PLC的水位信號,以短信方式進行發送。坪塹中控室短信接收模塊收到水位短信,其保存在后臺的數據庫。
    與短信接收模塊連接的后臺顯示元周期性訪問數據庫,將水位信號寫入電站公用PLC,保留在PLC寄存器里,供電站所有后臺顯示元及集控主题后臺顯示元顯示用。
    后臺監控系統周期性訪問公用PLC讀取水位值,并把水位值顯示在后臺監控畫面里,供電站運行人員監視;當水位越限時,監控系統及時發出報警信息,提醒運行人員注意;同時將水位值保存到后臺數據庫,用于日后水位剖析。

    4.結束語
    坪塹水電站水位自動收罗系統投入運行以來,水位測量數據準確,及時反映庫區水位的變化,有利于沿渡河集控主题拟订合理的發電計劃。臺監控系統自動及時記錄了坪塹電站庫區水位,歷史趨勢圖可顯示水位的變化過程,用于日后水位剖析,為梯級電站實現聯合調度供应水位依據,提高梯級電站的保證效力和年發電量,在監控時間及時發出報警信息,提醒運行人員及時調整機組負荷。總結選型、安裝經驗、建議工程設計、實施諸多過程的經驗,選擇對應的可靠的測量單元,結合的無線通訊技術,是自動化應用的發展对象,傳統和技術的結合使得系統應用有了新的積累和。


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