玉龍水電站大壩庫區(qū)水位趨勢告警的應用

鄭洪飛

（四川久隆水電開發(fā)有限公司，四川雅安625400）

0 引言

玉龍水電站位于四川省九龍縣境內(nèi)，是大渡河一級支流松林河主源灣壩河上第二級低閘引水式電站，電站按照“無人值班”（少人值守）[1]遠方集中控制的方式進行設(shè)計建設(shè)。電站于2004年1月正式動工，經(jīng)過24個月建設(shè)，于2005年12月兩臺機組并網(wǎng)發(fā)電。電站裝機容量為2×33 MW，兩臺機組與兩臺主變壓器構(gòu)成發(fā)變組單元接線，主變220 kV側(cè)接線采用單母線接線，經(jīng)玉東線送至濱東電站，再由東（金）石線送至500 kV石棉變電站，向四川電網(wǎng)供電。

松林河集控中心位于久隆公司辦公大樓四樓。通過公司自架專用光纜（OPGW+ADSS）和SDH傳輸設(shè)備，構(gòu)成集控中心至電站兩路獨立的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)集控中心遠程對流域各電站安全監(jiān)視、操作控制以及運行管理。

1 大壩結(jié)構(gòu)概述

首部樞紐由取水口、進水閘、攔污柵、沖砂閘、泄洪閘、左岸擋水壩組成。首部樞紐壩頂全長90.52 m，壩（閘）頂高程1 693 m，最大壩（閘）高23 m，泄洪沖砂閘為胸墻式平底閘，設(shè)兩孔泄洪閘、一孔沖砂閘及一孔沖砂孔。水庫正常蓄水位1 692 m，最低運行水位1 683 m，相應水庫庫容42.32萬m3，調(diào)節(jié)庫容30萬m3，具有日調(diào)節(jié)能力。

2 增加水位趨勢告警的原因

玉龍水電站所在松林河流域多高山峻嶺，地質(zhì)構(gòu)造復雜，斷層多，裂隙發(fā)育，巖層破碎，風化強烈，第四系松散堆積物分布于河谷兩側(cè)及沖溝內(nèi)。汛期（6月—9月）暴雨強度較大，易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等自然災害。

玉龍水電站庫區(qū)上游，每年都有兩三次因局域性強降雨引發(fā)的泥石流，雖然有降雨量及時告警，但10 min不到的時間，水庫水位上漲了2～3 m。

此類泥石流在玉龍水電站庫區(qū)已發(fā)生過3次，雖然每次松林河集控中心運行值班人員通過及時停機、調(diào)整大壩閘門開度保證了大壩安全運行，但是庫區(qū)水位上漲不能及時地引起運行人員的注意，運行值班員仍無法準確掌握來水的上漲趨勢，給玉龍水電站安全生產(chǎn)帶來了一定的隱患。

3 水位趨勢告警功能的實現(xiàn)

3.1 實現(xiàn)思路

首先，在PLC程序內(nèi)配置多個虛擬的開關(guān)量告警點作為水位異常告警信息點。因PLC程序內(nèi)有大壩柵前水位信息，在PLC程序內(nèi)定時對水位信息作記錄，通過邏輯梯形圖對不同時間段記錄的水位信息做比較，如果在一定時間內(nèi)水位信息越限就觸發(fā)相應的告警點，上位機系統(tǒng)就會收到告警信息。

3.2 測點說明

玉龍水電站大壩現(xiàn)地控制單元采用南瑞集團公司M80系列控制器。大壩水位傳感器型號為投入式液變送器MPM426，量程為0～20 m，輸出4～20 mA。柵前水位對應監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫測點為[AI0007]點，水位趨勢告警功能引用數(shù)據(jù)庫開關(guān)量[I0060]，T0101為1 min定時器，T0102為5 min定時器，T0103為2 min定時器，T0104為10 s定時器，AI_TEST[X]為寄存器。

3.3 程序說明

現(xiàn)地控制單元PLC初次上電，定時器T0101、T0102開始計時，同時程序第一個掃描周期將柵前水位模擬量[AI0007]數(shù)值賦值給寄存器AI_TEST[6]點。當?shù)? min定時器T0101動作時觸發(fā)上升沿M1001，將AI_TEST[6]水位值賦給AI_TEST[5]，下一個1 min計時器T0101動作時觸發(fā)上升沿M1001，同樣將AI_TEST[5]賦給AI_TEST[4]，以此類推，直到第5個1 min計時器T0101動作時觸發(fā)上升沿M1001，將AI_TEST[2]數(shù)值賦給AI_TEST[1]，程序如圖1所示。

時間達到5 min后，AI_TEST[6]～AI_TEST[1]每個寄存器都有數(shù)值，此時5 min定時器T0102動作。當T0102定時器動作同時觸發(fā)中間變量M1002動作。根據(jù)運行方式及汛期和枯期的需要，靈活選擇功能開關(guān)“投入”“退出”。功能開關(guān)“投入”程序則開始運算，反之則不運算。

圖1 5 min水位變量寄存器

當功能開關(guān)[I0060]投入、時間達到5 min時，程序則自動計算，計算原則為第6 min數(shù)值減去第1 min數(shù)值，以此循環(huán)（即為：AI_TEST[6]～AI_TEST[1]）。通過AI_TEST[6]減去AI_TEST[1]數(shù)值，即為AI_TEST_FLAG，然后取絕對值（取絕對值是為了實現(xiàn)水位上漲或下降，只要水位突變都能起到報警功能），AI_TEST_FLAG的絕對值與設(shè)定值比較，如果差值大于設(shè)定值則程序輸出置“1”，簡稱為第一次報警（玉龍大壩柵前水位變化異常），此時程序進行延時比較，如果在2 min中內(nèi)AI_TEST_FLAG值小于設(shè)定值，則復歸報警程序輸出置“0”，當2 min中內(nèi)AI_TEST_FLAG值仍然大于設(shè)定值，此時執(zhí)行第二條程序，簡稱第二次報警（玉龍大壩柵前水位仍在繼續(xù)變化），程序如圖2所示。

圖2 水位趨勢告警邏輯圖

同時將報警信息上送至電站側(cè)上位機，電站側(cè)上位機通過IEC 870-5-104上送至松林河集控中心，提醒值班人員注意。

4 技改效果

改造后玉龍水電站運行期間，電站庫區(qū)多次發(fā)生因上游強降雨導致水位陡增的情況。松林河集控中心運行值班人員均在水位突變下收到報警信息，及時采取了預控措施，開啟沖砂閘和泄洪閘調(diào)整庫區(qū)水位至安全區(qū)域，避免因未及時發(fā)現(xiàn)水位變化過快造成的超高水位運行和洪水漫壩、潰壩的可能，保證大壩安全運行。

另外，在改造后遇上游發(fā)生較大泥石流一次。在庫區(qū)水位陡減的情況下，集控中心運行值班人員在收到報警信息后立即通過聯(lián)系大壩值班人員和工業(yè)電視查看等方式判定上游存在發(fā)生泥石流的可能，及時向省電力調(diào)度中心申請停機避峰，并按防洪預案中閘門開啟原則依次開啟大壩閘門放空庫區(qū)，使發(fā)生泥石流后合并堰塞湖形成的洪峰順利通過玉龍庫區(qū)，保證了玉龍大壩安全運行。

5 結(jié)語

此次改造后，松林河集控中心運行值班人員及時有效地掌握了玉龍大壩水位變化情況，提高了值班人員對洪水、泥石流等突發(fā)事件的分析判斷能力，能夠及時有效地采取預控措施，避免因此造成的超高水位運行和洪水漫壩、潰壩的可能，保證大壩安全運行，達到了技改的預期效果。