水電廠數(shù)據(jù)采集

1、俄羅斯薩彥舒申斯克水電站俄羅斯薩彥舒申斯克水電站20092009年月日，薩彥舒申斯克年月日，薩彥舒申斯克水電站發(fā)生重大事故，機(jī)房進(jìn)水，墻水電站發(fā)生重大事故，機(jī)房進(jìn)水，墻體坍塌，受傷體坍塌，受傷1313人，死亡人。人，死亡人。事故原因事故原因數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測水電廠數(shù)據(jù)采集的意義水電廠數(shù)據(jù)采集的意義對水電站的有關(guān)非電量和電量進(jìn)行連續(xù)的測量，以便把反應(yīng)水電廠運(yùn)行對水電站的有關(guān)非電量和電量進(jìn)行連續(xù)的測量，以便把反應(yīng)水電廠運(yùn)行狀況的各種參數(shù)及時(shí)測量出來，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、分析，使運(yùn)行和管狀況的各種參數(shù)及時(shí)測量出來，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、分析，使運(yùn)行和管理人員能及時(shí)地掌握水電機(jī)組的運(yùn)行狀況，采

2、取相應(yīng)措施。其對水電廠理人員能及時(shí)地掌握水電機(jī)組的運(yùn)行狀況，采取相應(yīng)措施。其對水電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著十分重要的意義！的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著十分重要的意義！水電廠數(shù)據(jù)采集的對象水電廠數(shù)據(jù)采集的對象根據(jù)電廠的根據(jù)電廠的特點(diǎn)分為：特點(diǎn)分為：水水機(jī)機(jī)電電控控力、流量、流速水位等力、流量、流速水位等位移、震動(dòng)、機(jī)械損傷、轉(zhuǎn)速等位移、震動(dòng)、機(jī)械損傷、轉(zhuǎn)速等功率、頻率、電壓、電流等功率、頻率、電壓、電流等系統(tǒng)工作狀態(tài)、開關(guān)位置等系統(tǒng)工作狀態(tài)、開關(guān)位置等根據(jù)被測數(shù)據(jù)的性質(zhì)分為：電量、非電量、位置量、狀態(tài)量根據(jù)被測數(shù)據(jù)的性質(zhì)分為：電量、非電量、位置量、狀態(tài)量水電廠數(shù)據(jù)采集的工具水電廠數(shù)據(jù)采集的工具傳感器：能夠感受

3、非電量，并將此非電量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器：能夠感受非電量，并將此非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件，稱為傳感器。器件，稱為傳感器。傳感器的組成：傳感器的組成：被測量通過敏感元件被測量通過敏感元件轉(zhuǎn)換成與輸入量有確轉(zhuǎn)換成與輸入量有確定關(guān)系的非電量或其定關(guān)系的非電量或其他量。他量。將敏感元件輸出將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換為的非電量轉(zhuǎn)換為電參量。電參量。將傳感元件輸出的將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成電壓電參量轉(zhuǎn)換成電壓或電流?；螂娏?。傳感器的種類：傳感器的種類：傳感器的性能指標(biāo)：傳感器的性能指標(biāo)：（1）要求：靈敏度越高越好，靈敏度越高，傳感器越敏感，質(zhì)量越好。要求：靈敏度越高越好，靈敏度越高，傳感器越敏感，質(zhì)量越好

4、。（2 2）分辨率：能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的最小被測輸入量知，）分辨率：能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的最小被測輸入量知，既零位附近的分辨率。既零位附近的分辨率。要求：越小越好。要求：越小越好。（3 3）零點(diǎn)漂移：對應(yīng)于傳感器的輸出為零電位時(shí)的傳感器的輸入電壓。）零點(diǎn)漂移：對應(yīng)于傳感器的輸出為零電位時(shí)的傳感器的輸入電壓。要求：越小越好。要求：越小越好。（4 4）測量范圍：能滿足規(guī)定精度的輸入量最大值與最小值得區(qū)間。）測量范圍：能滿足規(guī)定精度的輸入量最大值與最小值得區(qū)間。要求：越大越好。要求：越大越好。（5 5）線性度：對應(yīng)傳感器實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差和）線性度：對應(yīng)傳感器

5、實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差和傳感器滿量程輸出的百分比。傳感器滿量程輸出的百分比。要求：越小越好。要求：越小越好。（6 6）遲滯性：傳感器正向特性和反向特性的不一致程度。）遲滯性：傳感器正向特性和反向特性的不一致程度。要求：越小越好。要求：越小越好。（7 7）其他：穩(wěn)定性、可靠性、過載能力、抗干擾能力、重復(fù)性等。）其他：穩(wěn)定性、可靠性、過載能力、抗干擾能力、重復(fù)性等。水電廠位置量的測量水電廠位置量的測量（1 1）閘門、閥門位置測量）閘門、閥門位置測量傳統(tǒng)方法：采用閘門開度測量儀。傳統(tǒng)方法：采用閘門開度測量儀。直接測量法直接測量法具體方法：具體方法：1 1、直接測量閘門的開啟度，傳感器、

6、直接測量閘門的開啟度，傳感器直接安裝在閘門上；直接安裝在閘門上；2 2、傳感器不直接安裝在閘門上，而、傳感器不直接安裝在閘門上，而是安裝在卷揚(yáng)機(jī)軸或是液壓臂上，或是安裝在卷揚(yáng)機(jī)軸或是液壓臂上，或是通過其他可變化部位的測量，利用是通過其他可變化部位的測量，利用給定的變比或計(jì)算方法，換算出閘門給定的變比或計(jì)算方法，換算出閘門的開啟度。的開啟度。新方法：通過一只傳感器檢測閘門啟新方法：通過一只傳感器檢測閘門啟閉機(jī)齒輪齒數(shù)，每轉(zhuǎn)過一齒，傳感器發(fā)閉機(jī)齒輪齒數(shù)，每轉(zhuǎn)過一齒，傳感器發(fā)出一個(gè)脈沖并將其傳至閘門開度測控儀，經(jīng)閘出一個(gè)脈沖并將其傳至閘門開度測控儀，經(jīng)閘門開度測控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得閘門開度值。門開

7、度測控儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得閘門開度值。對于閥門：可以通過測量閥桿的升程來測量。對于閥門：可以通過測量閥桿的升程來測量。優(yōu)點(diǎn)：該測量方式比傳統(tǒng)的測量方式更準(zhǔn)確可靠，比采用旋轉(zhuǎn)編碼器測量優(yōu)點(diǎn)：該測量方式比傳統(tǒng)的測量方式更準(zhǔn)確可靠，比采用旋轉(zhuǎn)編碼器測量簡單、經(jīng)濟(jì)。簡單、經(jīng)濟(jì)。（2 2）集水井水位測量）集水井水位測量浮子式水位計(jì)浮子式水位計(jì)差壓投入式水位計(jì)差壓投入式水位計(jì)分析：如果水電站集水井水位自動(dòng)控制采用的是磁浮子式水位繼電器，這種分析：如果水電站集水井水位自動(dòng)控制采用的是磁浮子式水位繼電器，這種裝置在集水井有泥沙淤積或存有污物時(shí)，會(huì)造成浮子卡住而不能可靠地控制裝置在集水井有泥沙淤積或存有污物時(shí)，

8、會(huì)造成浮子卡住而不能可靠地控制水泵的啟動(dòng)和停止；由于使用的是磁浮子式水位繼電器，水位繼電器是插在水泵的啟動(dòng)和停止；由于使用的是磁浮子式水位繼電器，水位繼電器是插在直徑很小的鋼管中，而該鋼管是放在集水井中的，因而該鋼管底端的密封就直徑很小的鋼管中，而該鋼管是放在集水井中的，因而該鋼管底端的密封就存在很大的問題。存在很大的問題。結(jié)論：水位計(jì)和浮子液位信號器配合使用結(jié)論：水位計(jì)和浮子液位信號器配合使用, ,以提高水位檢測的可靠性。以提高水位檢測的可靠性。（3 3）導(dǎo)葉開度測量）導(dǎo)葉開度測量拉線式直線位移傳感器，如電阻式線位移傳感器拉線式直線位移傳感器，如電阻式線位移傳感器結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)及原理DYKD

9、YK型導(dǎo)葉開度儀是針對水電站導(dǎo)葉開度、閘門開度、接力器行程、轉(zhuǎn)軸角型導(dǎo)葉開度儀是針對水電站導(dǎo)葉開度、閘門開度、接力器行程、轉(zhuǎn)軸角度測量而開發(fā)的一種高精度、高適用性的系列產(chǎn)品，儀表采集變送器信號，度測量而開發(fā)的一種高精度、高適用性的系列產(chǎn)品，儀表采集變送器信號，可顯示位移行程、開度百分比可顯示位移行程、開度百分比, ,可任意設(shè)置八路報(bào)警輸出可任意設(shè)置八路報(bào)警輸出, ,同時(shí)具有模擬量輸同時(shí)具有模擬量輸出。出。（4 4）制動(dòng)閘位置測量）制動(dòng)閘位置測量水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)風(fēng)閘的位置檢測，傳統(tǒng)上采水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)風(fēng)閘的位置檢測，傳統(tǒng)上采用機(jī)械式行程開關(guān)。用機(jī)械式行程開關(guān)。當(dāng)時(shí)此種檢測方法，故障率高當(dāng)時(shí)此種檢

10、測方法，故障率高, ,檢測可靠性差。檢測可靠性差。致使運(yùn)行人員不得不常常進(jìn)入機(jī)組風(fēng)洞內(nèi)致使運(yùn)行人員不得不常常進(jìn)入機(jī)組風(fēng)洞內(nèi), ,檢查檢查風(fēng)閘的實(shí)際位置。在啟用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)并風(fēng)閘的實(shí)際位置。在啟用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)并提倡減人增效的今天提倡減人增效的今天, ,這不僅增加了運(yùn)行人員的這不僅增加了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度勞動(dòng)強(qiáng)度, ,威脅著人身和設(shè)備的安全威脅著人身和設(shè)備的安全, ,而且使監(jiān)而且使監(jiān)控系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確的優(yōu)勢不能發(fā)揮出來。控系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確的優(yōu)勢不能發(fā)揮出來。新方法：紅外光控技術(shù)新方法：紅外光控技術(shù)紅外光控風(fēng)閘位置檢測電路原理紅外光控風(fēng)閘位置檢測電路原理圖圖1 1所示為紅外光控風(fēng)閘位置檢測電路所

11、示為紅外光控風(fēng)閘位置檢測電路, ,發(fā)射管發(fā)射管VL1, VL2, VL8VL1, VL2, VL8和接和接收管收管RD1, RD2, RD8RD1, RD2, RD8分別組成機(jī)組的分別組成機(jī)組的8 8個(gè)風(fēng)閘位置檢測器。當(dāng)機(jī)組個(gè)風(fēng)閘位置檢測器。當(dāng)機(jī)組風(fēng)閘落下時(shí)風(fēng)閘落下時(shí), ,發(fā)射管由發(fā)射管由+24 V+24 V電源經(jīng)電源經(jīng)R1R1供以大約供以大約25mA25mA電流電流, ,每個(gè)接收管每個(gè)接收管收到紅外線并產(chǎn)生約收到紅外線并產(chǎn)生約03 V03 V的電壓。經(jīng)串聯(lián)后的總檢測電壓由的電壓。經(jīng)串聯(lián)后的總檢測電壓由R2,C1R2,C1組組成的濾波電路進(jìn)行濾波和緩沖成的濾波電路進(jìn)行濾波和緩沖, ,然后驅(qū)動(dòng)由

12、然后驅(qū)動(dòng)由VT1, VT2VT1, VT2組成的復(fù)合放大管組成的復(fù)合放大管, ,并被并被VT1, VT2VT1, VT2箝位在箝位在13 V13 V左右。左右。VT1, VT2VT1, VT2導(dǎo)通導(dǎo)通, K1, K1發(fā)出風(fēng)閘落下信發(fā)出風(fēng)閘落下信號。當(dāng)風(fēng)閘頂起時(shí)號。當(dāng)風(fēng)閘頂起時(shí), ,發(fā)射管至接收管的紅外光被檢測傳動(dòng)機(jī)構(gòu)隔斷發(fā)射管至接收管的紅外光被檢測傳動(dòng)機(jī)構(gòu)隔斷, , VT1, VT2VT1, VT2截止截止, K1, K1發(fā)出風(fēng)閘頂起信號發(fā)出風(fēng)閘頂起信號( (實(shí)質(zhì)上為風(fēng)閘未落下信號實(shí)質(zhì)上為風(fēng)閘未落下信號) )。為。為了提高檢測可靠性了提高檢測可靠性, ,可增加與此相同的另外一路檢測電路可增加與此相同的另外一路檢測電路, ,將將2 2路輸出信路輸出信號進(jìn)行號進(jìn)行“與與”邏輯處理后再輸出給機(jī)組開停機(jī)流程。對于已采用計(jì)算邏輯處理后再輸出給機(jī)組開停機(jī)流程。對于已采用計(jì)算機(jī)機(jī)控系統(tǒng)的機(jī)組控系統(tǒng)的機(jī)組, ,圖圖1 1中繼電器中繼電器K1K1可取消可取消, ,將將VT1, VT2VT1, VT2的集電極直接送至的集電極直接送至監(jiān)控系統(tǒng)的開關(guān)量輸入端監(jiān)控系統(tǒng)的開關(guān)量輸入端, ,再由監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部對再由監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部對2 2路輸入信號進(jìn)行路輸入信號進(jìn)行“與與”邏輯處理邏輯處理, ,編入開停機(jī)流程。需要注意的是圖編入開停機(jī)流程。需要注意的是圖1 1中的