淺析黑麋峰電站自動化監(jiān)測儀器維護(hù)與應(yīng)用

湯 巍，陳玉嬌，劉 源

（國網(wǎng)新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長沙410213）

1 引言

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)對于水電站的安全運行有著極為重要的作用，在大壩運行過程中，做好安全監(jiān)測系統(tǒng)的日常維護(hù)工作，是保證大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的關(guān)鍵，因此，對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行妥善的維護(hù)是十分必要的。

水電站大壩建造在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖土特性不均勻的地基上，在各種荷載的作用和自然因素的影響下，其工作性態(tài)和安全狀況隨時都在變化。如果出現(xiàn)異常，又不被及時發(fā)現(xiàn)，任其發(fā)展，其后果不堪設(shè)想。隨著我國水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展、眾多大中型水電站的興建，以及潰壩事件的出現(xiàn)，工程的安全與質(zhì)量問題越來越受到各方的關(guān)注，因而安全監(jiān)測工作也日益得到重視。水利水電工程的安全監(jiān)測工作是涉及到工程安全與質(zhì)量的重要保證條件之一，也是工程設(shè)計、施工、運行的重要組成部分。

大壩安全監(jiān)測自動化是集工程建筑、傳感器、測試儀表、微電子、計算機(jī)、自動化和通信技術(shù)為一體的系統(tǒng)工程。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，特別是計算機(jī)和微電子技術(shù)的巨大進(jìn)展，各國均著力發(fā)展遙測儀器，并逐步推廣監(jiān)測的自動化。

1套完整的自動化監(jiān)測系統(tǒng)所選用的各類傳感器及測量設(shè)備在惡劣使用環(huán)境下應(yīng)具有良好的可靠性和長期穩(wěn)定性。大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)一般由硬件和軟件2大部分組成。硬件是系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，而軟件則是系統(tǒng)得以穩(wěn)定可靠運行的靈魂，是系統(tǒng)實現(xiàn)各項功能的手段。因此搞好安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的日常維護(hù)，就是保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的關(guān)鍵所在。

2 工程概況

根據(jù)黑麋峰抽水蓄能電站上水庫、下水庫、輸水發(fā)電系統(tǒng)等永久建筑物的布置形式和受力特點、運行條件及方式等，為確保工程運行的安全，在各建筑物布置了較全面的監(jiān)測設(shè)施，重點監(jiān)測混凝土面板堆石壩、輸水系統(tǒng)以及地下廠房洞室群等主要建筑物的重點部位。

黑麋峰抽水蓄能電站監(jiān)測自動化系統(tǒng)采用2個相對獨立的分布式自動化監(jiān)測系統(tǒng)（上庫、下庫及地下輸水發(fā)電系統(tǒng)），以地下輸水發(fā)電系統(tǒng)為主工作中心站，2個系統(tǒng)之間通過專用通信光纜連接，進(jìn)行專線遠(yuǎn)距離監(jiān)測。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元安裝在各個現(xiàn)場監(jiān)測站，數(shù)據(jù)采集單元之間（或各個現(xiàn)場監(jiān)測站之間）及數(shù)據(jù)采集單元與監(jiān)測管理中心站采集計算機(jī)之間根據(jù)現(xiàn)場條件、通信距離、防雷電感應(yīng)、防電磁干擾等選用不同的通信介質(zhì)（光纖、電纜或無線），以RS-232/485總線方式連接，組成分布式自動化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)在運行過程中有數(shù)據(jù)缺失、監(jiān)測過程線測值異常、毛刺等現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)自動化系統(tǒng)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3 自動化監(jiān)測儀器常見故障的檢測與排除方法

3.1 目測法

一般在系統(tǒng)設(shè)備功能或模塊的測值、功能等異常時，采用此法進(jìn)行初步判斷。具體方法為：

（1）檢查設(shè)備的電源指示燈是否正常，保險絲有無熔斷。

（2）檢查設(shè)備的信號指示燈是否正常閃爍。

（3）檢查儀器設(shè)備、電纜附近有無昆蟲、小動物啃咬、爬行的痕跡。

（4）檢查儀器設(shè)備、電纜有無發(fā)熱燒焦痕跡；有無人為破壞盜割電纜痕跡；電纜接頭是否有進(jìn)水痕跡。

（5）檢查引張線、垂線銦鋼絲是否銹蝕、斷裂。

3.2 排除法

一般在出現(xiàn)通信線路故障、電源線路故障或儀器線路故障（例如線路短路、系統(tǒng)軟件及通信口設(shè)置正常但所有模塊都呼叫不成功等故障）時，采用此法進(jìn)行檢查判斷。具體方法為：

首先將故障部位一分為二，分別進(jìn)行排查，排查出正常部位與故障部位。對排查出的故障部位再一分為二，然后繼續(xù)對有故障的一側(cè)進(jìn)行故障分析、分割和檢測，直至找出故障所在的準(zhǔn)確位置。

3.3 替換法

一般在系統(tǒng)設(shè)備功能或模塊的測值、功能等異常時，采用此法進(jìn)行檢修判斷。具體方法為：

（1）采用相同型號的儀器設(shè)備替換懷疑有故障的儀器設(shè)備測試。

（2）將有懷疑故障的儀器臨時改接至其他同類正常通道測試。

（3）將其他通道正常的同類儀器臨時改接至懷疑有故障的通道測試。

（4）用已知的同類儀器接入可能有故障的通道，從而判斷出被檢修儀器、設(shè)備、模塊及其通道是否有故障。

（5）用于替換的模塊應(yīng)與原模塊地址相同，或在軟件中臨時修改相應(yīng)的模塊地址。

（6）改接以前需測量并記錄正常儀器的未經(jīng)換算的原始測值（或近期測量值），臨時改接以后測量時，在軟件中應(yīng)選擇臨時所接入的通道的儀器編號測量，并將所測的未經(jīng)換算的原始測值與記錄進(jìn)行對比，看是否正常。

（7）采用替換法檢查故障時，一次檢查只替換1個部位，切不可一次檢查替換2個以上部位。

3.4 電壓檢測法

一般用于判定系統(tǒng)的電源電壓是否正常。具體方法為：

根據(jù)被測電壓的特性，將萬用表選擇交流電壓檔（測交流電壓）或直流電壓檔（測直流電壓）的合適檔位（應(yīng)大于被測電壓的最大值），然后測量被測電壓并判斷是否正常。

3.5 電阻檢測法

一般用于判定電纜是否斷線或短路。具體方法為：

將電纜兩根芯線的一端短接在一起，萬用表選擇合適的電阻檔，從另外一端對兩根芯線進(jìn)行測量，即可查出電纜是否斷線。反之，將兩根芯線的一端分開，將萬用表選擇高阻抗電阻檔，從另外一端對兩根芯線進(jìn)行測量，即可查出電纜是否短路。

另外通過測量差阻式儀器對地絕緣電阻或電容式儀器的芯線間的絕緣電阻，還可以初步判定出儀器的測值異常（例如跳動較大、出現(xiàn)報警等）是否與此有關(guān)。

3.6 比測法

一般在儀器測值出現(xiàn)突變、異常，或?qū)δ承y值的正確性有懷疑時，采用此法進(jìn)行判斷。具體方法為：

在同一時刻，用人工觀測方法和自動化觀測方法同時對有懷疑的測點進(jìn)行檢測，然后結(jié)合二者的測量精度對測量結(jié)果進(jìn)行對比分析，從而判斷出所懷疑的測點的測值是否正常，儀器設(shè)備是否有故障。

3.7 檢驗率定法

一般用于判定傳感器的靈敏度系數(shù)和方向是否正確，儀器的性能指標(biāo)是否滿足要求，測值是否穩(wěn)定且準(zhǔn)確可靠。具體方法為：

將被檢測儀器拆下，安裝到專用儀器檢驗率定設(shè)備上，按照規(guī)定的檢驗率定方法和計算方法對儀器進(jìn)行逐檔檢驗率定。

4 水管式沉降儀維護(hù)

水管式沉降儀維護(hù)方法按以下步驟完成：

（1）采用加壓設(shè)備、扳手、螺絲刀等工具拆裝設(shè)備。

（2）采用空壓機(jī)往進(jìn)水管內(nèi)加壓，將進(jìn)水管內(nèi)殘存的水、雜質(zhì)等排出。

（3）關(guān)閉進(jìn)水管閥門，將壓縮空氣插入通氣管并密封，向通氣管內(nèi)加壓，排水管內(nèi)的水大量排出，并夾有氣泡；然后將壓縮空氣插入排水管并密封，向排水管內(nèi)加壓，以圖讓通氣管內(nèi)剩余的水盡量從通氣管口排出。重復(fù)分別向通氣管和排水管加壓各3次，產(chǎn)生的現(xiàn)象相同，則說明通氣管、排水管已經(jīng)打通。

（4）排氣管打通后，撤除加壓設(shè)備，自由排氣5～10 min后再開啟進(jìn)水管閥門，進(jìn)行觀測正常操作，測量量水管水位。量水管的穩(wěn)定數(shù)值判定方法：每20 min讀1次數(shù)，直至最后2次讀數(shù)不變?yōu)橹埂Ｈ糇x的數(shù)值與排氣前的讀數(shù)相同或稍大均屬正常。

（5）重復(fù)以上步驟，如果2次充水試驗結(jié)果相差較大，則再重復(fù)，直到連續(xù)2次試驗結(jié)果比較接近為止。最終取2次試驗結(jié)果的平均量管讀數(shù)作為觀測值。

（6）水管式沉降儀正常讀數(shù)期間，有可能因為連通管路滲漏、堵塞或留有空氣段，以及開關(guān)滲漏、溫度變化等造成系統(tǒng)誤差較大，應(yīng)及時或定期校核、維護(hù)。

5 結(jié)語

通過幾年來對某電站上下庫大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的維護(hù)摸索，總結(jié)了以上幾點自動化系統(tǒng)維護(hù)經(jīng)驗，使得自動化系統(tǒng)不斷完善，基本保證了監(jiān)測資料不中斷，平均無故障工作時間不斷延長，減少了檢修、維護(hù)時間。后續(xù)運行中，即使發(fā)生故障，也能在最短時間內(nèi)修復(fù)。