淺析黑麋峰電站自動化監測儀器維護與應用

湯 巍，陳玉嬌，劉 源

（國網新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長沙410213）

1 引言

大壩安全監測系統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，做好安全監測系統的日常維護工作，是保證大壩安全監測系統穩定可靠運行的關鍵，因此，對大壩安全監測系統進行妥善的維護是十分必要的。

水電站大壩建造在地質構造復雜、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，其工作性態和安全狀況隨時都在變化。如果出現異常，又不被及時發現，任其發展，其后果不堪設想。隨著我國水利水電事業的蓬勃發展、眾多大中型水電站的興建，以及潰壩事件的出現，工程的安全與質量問題越來越受到各方的關注，因而安全監測工作也日益得到重視。水利水電工程的安全監測工作是涉及到工程安全與質量的重要保證條件之一，也是工程設計、施工、運行的重要組成部分。

大壩安全監測自動化是集工程建筑、傳感器、測試儀表、微電子、計算機、自動化和通信技術為一體的系統工程。隨著現代科技的進步，特別是計算機和微電子技術的巨大進展，各國均著力發展遙測儀器，并逐步推廣監測的自動化。

1套完整的自動化監測系統所選用的各類傳感器及測量設備在惡劣使用環境下應具有良好的可靠性和長期穩定性。大壩安全監測自動化系統一般由硬件和軟件2大部分組成。硬件是系統運行的基礎，而軟件則是系統得以穩定可靠運行的靈魂，是系統實現各項功能的手段。因此搞好安全監測自動化系統的日常維護，就是保證系統穩定可靠運行的關鍵所在。

2 工程概況

根據黑麋峰抽水蓄能電站上水庫、下水庫、輸水發電系統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測設施，重點監測混凝土面板堆石壩、輸水系統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測自動化系統采用2個相對獨立的分布式自動化監測系統（上庫、下庫及地下輸水發電系統），以地下輸水發電系統為主工作中心站，2個系統之間通過專用通信光纜連接，進行專線遠距離監測?，F場數據采集單元安裝在各個現場監測站，數據采集單元之間（或各個現場監測站之間）及數據采集單元與監測管理中心站采集計算機之間根據現場條件、通信距離、防雷電感應、防電磁干擾等選用不同的通信介質（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測網絡。

安全監測自動化系統在運行過程中有數據缺失、監測過程線測值異常、毛刺等現象，應加強自動化系統維護，發現問題及時處理。

3 自動化監測儀器常見故障的檢測與排除方法

3.1 目測法

一般在系統設備功能或模塊的測值、功能等異常時，采用此法進行初步判斷。具體方法為：

（1）檢查設備的電源指示燈是否正常，保險絲有無熔斷。

（2）檢查設備的信號指示燈是否正常閃爍。

（3）檢查儀器設備、電纜附近有無昆蟲、小動物啃咬、爬行的痕跡。

（4）檢查儀器設備、電纜有無發熱燒焦痕跡；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、系統軟件及通信口設置正常但所有模塊都呼叫不成功等故障）時，采用此法進行檢查判斷。具體方法為：

首先將故障部位一分為二，分別進行排查，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，然后繼續對有故障的一側進行故障分析、分割和檢測，直至找出故障所在的準確位置。

3.3 替換法

一般在系統設備功能或模塊的測值、功能等異常時，采用此法進行檢修判斷。具體方法為：

（1）采用相同型號的儀器設備替換懷疑有故障的儀器設備測試。

（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、設備、模塊及其通道是否有故障。

（5）用于替換的模塊應與原模塊地址相同，或在軟件中臨時修改相應的模塊地址。

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

一般用于判定系統的電源電壓是否正常。具體方法為：

根據被測電壓的特性，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、出現報警等）是否與此有關。

3.6 比測法

一般在儀器測值出現突變、異常，或對某些測值的正確性有懷疑時，采用此法進行判斷。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行檢測，然后結合二者的測量精度對測量結果進行對比分析，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和方向是否正確，儀器的性能指標是否滿足要求，測值是否穩定且準確可靠。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備上，按照規定的檢驗率定方法和計算方法對儀器進行逐檔檢驗率定。

4 水管式沉降儀維護

水管式沉降儀維護方法按以下步驟完成：

（1）采用加壓設備、扳手、螺絲刀等工具拆裝設備。

（2）采用空壓機往進水管內加壓，將進水管內殘存的水、雜質等排出。

（3）關閉進水管閥門，將壓縮空氣插入通氣管并密封，向通氣管內加壓，排水管內的水大量排出，并夾有氣泡；然后將壓縮空氣插入排水管并密封，向排水管內加壓，以圖讓通氣管內剩余的水盡量從通氣管口排出。重復分別向通氣管和排水管加壓各3次，產生的現象相同，則說明通氣管、排水管已經打通。

（4）排氣管打通后，撤除加壓設備，自由排氣5～10 min后再開啟進水管閥門，進行觀測正常操作，測量量水管水位。量水管的穩定數值判定方法：每20 min讀1次數，直至最后2次讀數不變為止。若讀的數值與排氣前的讀數相同或稍大均屬正常。

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

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

5 結語

通過幾年來對某電站上下庫大壩安全監測自動化系統的維護摸索，總結了以上幾點自動化系統維護經驗，使得自動化系統不斷完善，基本保證了監測資料不中斷，平均無故障工作時間不斷延長，減少了檢修、維護時間。后續運行中，即使發生故障，也能在最短時間內修復。