本文輸入類型液位變送器在水電站水位信號(hào)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用資料由優(yōu)質(zhì)變送器生產(chǎn)報(bào)價(jià)廠家為您提供。

介紹

目前，我國(guó)水利行業(yè)正在大力開(kāi)展信息化建設(shè)，重點(diǎn)是信息資源的共享和開(kāi)發(fā)。水電調(diào)度管理是水利樞紐的一項(xiàng)重要業(yè)務(wù)。水電調(diào)度管理系統(tǒng)的信息集成問(wèn)題是在水利信息化建設(shè)的背景下提出的。它具有很強(qiáng)的行業(yè)特性，旨在解決該領(lǐng)域的信息集成需求。水位信號(hào)作為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)概念中的一個(gè)重要參數(shù)，在流域調(diào)度點(diǎn)的調(diào)度中心處于主要位置。水位信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用研究是整個(gè)流域電網(wǎng)配置的重要課題。

近年來(lái)，信息技術(shù)已經(jīng)成為世界上最先進(jìn)的生產(chǎn)力。信息化水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或行業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。各種無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展迅速，使人們從各種電纜束縛中解放出來(lái)，從而大大提高了人們的工作效率和生活質(zhì)量。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)是近年來(lái)在信息領(lǐng)域發(fā)展迅速且相對(duì)成熟的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)。本質(zhì)上，它是一種信息集成技術(shù)。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)快速有效的決策支持，并已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。摘要:通過(guò)對(duì)坪前水電站水電調(diào)度管理中水位自動(dòng)采集系統(tǒng)的案例分析，讓讀者對(duì)水位采集系統(tǒng)中的水位測(cè)量單元:輸入類型液位變送器和PLC控制單元、報(bào)警裝置等系統(tǒng)控制單元有了初步的了解。

2.系統(tǒng)研究

2.1實(shí)施背景

延渡河流域位于湖北省西部，流經(jīng)神農(nóng)架林區(qū)和恩施州巴東縣。它是長(zhǎng)江北岸的主要支流。它位于長(zhǎng)江干流的巫峽和西陵峽之間。它發(fā)源于神農(nóng)架林區(qū)的小街嶺，經(jīng)馬銜坪、石柱河、四方寨、鹽都河鎮(zhèn)，流入長(zhǎng)江，在巴東縣西部向口。全長(zhǎng)60公里，流域面積1031.5平方公里，其中巴東縣約45公里，流域面積909平方公里。盆地北高南低，主河谷狹窄，縱坡陡峭。這是一條典型的山溪河。主要支流包括馬家溝、石柱河和三島河。盆地內(nèi)植被覆蓋良好。

沿流域修建兩座調(diào)水水庫(kù):平前水庫(kù)和馬莊坪水庫(kù)。電站按“五級(jí)”開(kāi)發(fā)，即平前水電站、馬莊坪水電站、石柱河水電站、四方寨水電站和石板坪水電站。已投入運(yùn)行的電站有平前水電站、石柱河水電站和四方寨水電站。裝機(jī)容量分別為30MW、45MW、25MW、25MW和25MW。在以往對(duì)流域水電站梯度的研究中，各梯級(jí)電站對(duì)系統(tǒng)的補(bǔ)償權(quán)重是根據(jù)流域總發(fā)電量的倍數(shù)來(lái)確定的，并根據(jù)補(bǔ)償權(quán)重對(duì)發(fā)電量和效益進(jìn)行重新分配，使流域內(nèi)不同發(fā)電主體的電站將發(fā)電目標(biāo)從價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)集中到提高流域整體效益上，梯級(jí)發(fā)電效益接近最大。同時(shí)，還討論了補(bǔ)償電站小時(shí)數(shù)的補(bǔ)償問(wèn)題，使補(bǔ)償功能更加合理。

2.2實(shí)施的必要性

坪前水電站位于神農(nóng)架林區(qū)谷夏坪板橋村，是沿河谷梯級(jí)水電站的一級(jí)電站。梯級(jí)水電站之間有緊密的水流聯(lián)系。梯級(jí)水電站水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用能使其下游的所有梯級(jí)水電站受益。上下游水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度可以協(xié)調(diào)解決發(fā)電與其他用水需求之間的矛盾。一級(jí)水電站水庫(kù)汛期蓄水，蓄水量轉(zhuǎn)入枯水期利用。下游水電站還減少了汛期通過(guò)的水量，增加了枯水期通過(guò)的水量，減少了汛期棄水量，增加了枯水期發(fā)電量。一級(jí)水電站合理的發(fā)電計(jì)劃可以提高下游所有梯級(jí)水電站的保證出力和年發(fā)電量。在制定合理發(fā)電計(jì)劃的前提下，有必要及時(shí)掌握一級(jí)水庫(kù)的準(zhǔn)確水位信號(hào)。

坪前水庫(kù)離電站很遠(yuǎn)。平前水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有安裝水位計(jì)，只是在壩坡上畫(huà)了一個(gè)水位計(jì)。大壩值班人員定期目視檢查水位計(jì)，獲取庫(kù)區(qū)水位值，并通過(guò)電話向電站值班室報(bào)告。這種水位采集方法不利于及時(shí)了解水庫(kù)水位信號(hào)，尤其是汛期水位急劇上升時(shí)，不利于電站及時(shí)掌握水庫(kù)水位變化過(guò)程，制定合理的汛期發(fā)電計(jì)劃。平潛電站水庫(kù)水位自動(dòng)采集系統(tǒng)亟待增加。

2.3實(shí)施的可行性在坪前電站取水口平臺(tái)施工期間，在取水口一側(cè)設(shè)計(jì)并安裝了水位井，用于安裝水位計(jì)。進(jìn)水平臺(tái)管理室設(shè)有電源控制箱，方便向水位計(jì)供電，為壩區(qū)就地水位采集提供保障。在取水口平臺(tái)和壩區(qū)管理室之間，穿過(guò)庫(kù)區(qū)，必須乘船到達(dá)取水口平臺(tái)。進(jìn)水平臺(tái)建在山坡上，附近沒(méi)有村莊。不太可能租用電信光纖網(wǎng)絡(luò)將水庫(kù)水位傳輸回中央控制室。拉光纖專用網(wǎng)的成本太高，安裝不方便。但是，取水平臺(tái)已經(jīng)覆蓋了中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通通信網(wǎng)，可以通過(guò)短信將水庫(kù)水位送回坪前電站中央控制室。

3.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1設(shè)計(jì)要求

為了制定合理的發(fā)電計(jì)劃，集控中心和平前電站需要及時(shí)準(zhǔn)確地掌握平前電站水庫(kù)的水位值，因此有必要選擇合適的水位計(jì)。在選型上，結(jié)構(gòu)精巧，易于安裝，操作方便，穩(wěn)定可靠，精度高，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。應(yīng)充分考慮設(shè)備安裝環(huán)境條件、可靠性和準(zhǔn)確性等因素，避免重復(fù)投資造成不必要的浪費(fèi)。在特殊情況下，高精度設(shè)備往往需要大量的維修人力和維護(hù)，這是一個(gè)必須避免的誤解。經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查和專家討論:

(1)現(xiàn)場(chǎng)水位井直徑太小，只適合安裝，輸入類型液位變送器。

(2)現(xiàn)場(chǎng)水位采集系統(tǒng)應(yīng)具有定期發(fā)送短信的功能，可根據(jù)需要定期發(fā)送1小時(shí)、30分鐘和10分鐘。(3)選擇穩(wěn)定可靠的短信發(fā)送模塊。

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平潛水庫(kù)水位信號(hào)采集系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量單元、可編程邏輯控制器、短信收發(fā)模塊和后臺(tái)顯示單元四部分組成。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境的條件，庫(kù)區(qū)水位計(jì)決定采用輸入式液位變送器。輸入類型液位變送器是一種壓阻型，零點(diǎn)可調(diào)，滿量程輸出壓力變送器，它選擇具有高穩(wěn)定性和高可靠性的壓阻壓力傳感器，以及用于高性能變送器的特殊電路。其整體性能穩(wěn)定可靠，可輸出4-20個(gè)ADC電信號(hào)，便于訪問(wèn)本地可編程邏輯控制器。為了便于水位值的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，增加了二次顯示和監(jiān)控儀表，通過(guò)二次儀表可以實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警功能。本地可編程邏輯控制器采用西門子S7-200可編程邏輯控制器，包括一個(gè)中央處理器模塊(CPU226)和一個(gè)4點(diǎn)模擬模塊(EM231)。利用可編程邏輯控制器的數(shù)據(jù)處理功能，4-20兆模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電信號(hào)被轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并存儲(chǔ)在可編程邏輯控制器的寄存器中。CPU226模塊有兩個(gè)RS485通信端口，兩個(gè)端口都可以根據(jù)需要設(shè)置為自由端口?？删幊踢壿嬁刂破鬟M(jìn)程通過(guò)空閑端口定期與短信收發(fā)模塊通信。

輸入液位變送器發(fā)送4~20mA電信號(hào)，并連接至可編程邏輯控制器模擬模塊。利用可編程控制器的計(jì)算功能，將可編程控制器模擬模塊采集的水位電信號(hào)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并存儲(chǔ)在可編程控制器寄存器中。利用可編程控制器的數(shù)據(jù)處理功能，將十進(jìn)制水位值轉(zhuǎn)換成字符串，并按照短信發(fā)送模塊要求的短信字符串格式進(jìn)行排列。利用可編程控制器的編程功能，進(jìn)行邏輯編程，實(shí)現(xiàn)1小時(shí)、30分鐘和10分鐘三種模式，通過(guò)可編程控制器自由口發(fā)送短信。

短信接收程序采用JAVA編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，接收到的水位短信信號(hào)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)定期訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將水位值及時(shí)寫(xiě)入公共可編程邏輯控制器。如果判斷水位值長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有刷新，會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警提醒。短信發(fā)送和接收模塊是艾克斯公司的NPortZ2151，是一個(gè)帶單口RS-232/422/485串口設(shè)備的ZigBee網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，為串口設(shè)備連接到ZigBee網(wǎng)絡(luò)提供了可靠的無(wú)線組網(wǎng)解決方案。本地短信發(fā)送模塊接收S7-200可編程控制器的水位信號(hào)，并通過(guò)短信發(fā)送。平潛中央控制室短信接收模塊接收水位短信并存儲(chǔ)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

與短信接收模塊連接的后臺(tái)顯示單元定期訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，將水位信號(hào)寫(xiě)入電站的公共可編程序控制器，并保存在可編程序控制器寄存器中，供電站所有后臺(tái)顯示單元和集控中心后臺(tái)顯示單元顯示。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)定期訪問(wèn)公共可編程控制器讀取水位值，并在后臺(tái)監(jiān)控屏幕上顯示水位值，電站運(yùn)行人員對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；當(dāng)水位超過(guò)極限時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，提醒操作人員注意；同時(shí)，水位值被保存到背景數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于將來(lái)的水位分析。

4.結(jié)束語(yǔ)

坪前水電站水位自動(dòng)采集系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，水位測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，及時(shí)反映庫(kù)區(qū)水位變化，有利于沿河集控中心制定合理的發(fā)電計(jì)劃。電站監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)自動(dòng)記錄平前水電站庫(kù)區(qū)水位，歷史趨勢(shì)圖能顯示水位變化過(guò)程，可用于未來(lái)水位分析，為梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度提供水位依據(jù)，提高梯級(jí)水電站保證出力和年發(fā)電量，監(jiān)控期間及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，提醒運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷?？偨Y(jié)選型和安裝經(jīng)驗(yàn)，提出工程設(shè)計(jì)，實(shí)施多道工序，選擇相應(yīng)可靠的測(cè)量單元，結(jié)合先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)，是自動(dòng)化應(yīng)用的發(fā)展方向。傳統(tǒng)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，在系統(tǒng)應(yīng)用方面取得了新的積累和進(jìn)步。

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