水电厂数据采集

1、俄罗斯萨彦舒申斯克水电站俄罗斯萨彦舒申斯克水电站20092009年月日，萨彦舒申斯克年月日，萨彦舒申斯克水电站发生重大事故，机房进水，墙水电站发生重大事故，机房进水，墙体坍塌，受伤体坍塌，受伤1313人，死亡人。人，死亡人。事故原因事故原因数据采集数据采集数据监测数据监测水电厂数据采集的意义水电厂数据采集的意义对水电站的有关非电量和电量进行连续的测量，以便把反应水电厂运行对水电站的有关非电量和电量进行连续的测量，以便把反应水电厂运行状况的各种参数及时测量出来，由计算机进行计算、分析，使运行和管状况的各种参数及时测量出来，由计算机进行计算、分析，使运行和管理人员能及时地掌握水电机组的运行状况，采

2、取相应措施。其对水电厂理人员能及时地掌握水电机组的运行状况，采取相应措施。其对水电厂的安全经济运行有着十分重要的意义！的安全经济运行有着十分重要的意义！水电厂数据采集的对象水电厂数据采集的对象根据电厂的根据电厂的特点分为：特点分为：水水机机电电控控力、流量、流速水位等力、流量、流速水位等位移、震动、机械损伤、转速等位移、震动、机械损伤、转速等功率、频率、电压、电流等功率、频率、电压、电流等系统工作状态、开关位置等系统工作状态、开关位置等根据被测数据的性质分为：电量、非电量、位置量、状态量根据被测数据的性质分为：电量、非电量、位置量、状态量水电厂数据采集的工具水电厂数据采集的工具传感器：能够感受

3、非电量，并将此非电量转换为电量的传感器：能够感受非电量，并将此非电量转换为电量的器件，称为传感器。器件，称为传感器。传感器的组成：传感器的组成：被测量通过敏感元件被测量通过敏感元件转换成与输入量有确转换成与输入量有确定关系的非电量或其定关系的非电量或其他量。他量。将敏感元件输出将敏感元件输出的非电量转换为的非电量转换为电参量。电参量。将传感元件输出的将传感元件输出的电参量转换成电压电参量转换成电压或电流。或电流。传感器的种类：传感器的种类：传感器的性能指标：传感器的性能指标：（1）要求：灵敏度越高越好，灵敏度越高，传感器越敏感，质量越好。要求：灵敏度越高越好，灵敏度越高，传感器越敏感，质量越好

4、。（2 2）分辨率：能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量知，）分辨率：能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量知，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）零点漂移：对应于传感器的输出为零电位时的传感器的输入电压。）零点漂移：对应于传感器的输出为零电位时的传感器的输入电压。要求：越小越好。要求：越小越好。（4 4）测量范围：能满足规定精度的输入量最大值与最小值得区间。）测量范围：能满足规定精度的输入量最大值与最小值得区间。要求：越大越好。要求：越大越好。（5 5）线性度：对应传感器实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差和）线性度：对应传感器

5、实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差和传感器满量程输出的百分比。传感器满量程输出的百分比。要求：越小越好。要求：越小越好。（6 6）迟滞性：传感器正向特性和反向特性的不一致程度。）迟滞性：传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：稳定性、可靠性、过载能力、抗干扰能力、重复性等。）其他：稳定性、可靠性、过载能力、抗干扰能力、重复性等。水电厂位置量的测量水电厂位置量的测量（1 1）闸门、阀门位置测量）闸门、阀门位置测量传统方法：采用闸门开度测量仪。传统方法：采用闸门开度测量仪。直接测量法直接测量法具体方法：具体方法：1 1、直接测量闸门的开启度，传感器、

6、直接测量闸门的开启度，传感器直接安装在闸门上；直接安装在闸门上；2 2、传感器不直接安装在闸门上，而、传感器不直接安装在闸门上，而是安装在卷扬机轴或是液压臂上，或是安装在卷扬机轴或是液压臂上，或是通过其他可变化部位的测量，利用是通过其他可变化部位的测量，利用给定的变比或计算方法，换算出闸门给定的变比或计算方法，换算出闸门的开启度。的开启度。新方法：通过一只传感器检测闸门启新方法：通过一只传感器检测闸门启闭机齿轮齿数，每转过一齿，传感器发闭机齿轮齿数，每转过一齿，传感器发出一个脉冲并将其传至闸门开度测控仪，经闸出一个脉冲并将其传至闸门开度测控仪，经闸门开度测控仪进行数据处理，获得闸门开度值。门开

7、度测控仪进行数据处理，获得闸门开度值。对于阀门：可以通过测量阀杆的升程来测量。对于阀门：可以通过测量阀杆的升程来测量。优点：该测量方式比传统的测量方式更准确可靠，比采用旋转编码器测量优点：该测量方式比传统的测量方式更准确可靠，比采用旋转编码器测量简单、经济。简单、经济。（2 2）集水井水位测量）集水井水位测量浮子式水位计浮子式水位计差压投入式水位计差压投入式水位计分析：如果水电站集水井水位自动控制采用的是磁浮子式水位继电器，这种分析：如果水电站集水井水位自动控制采用的是磁浮子式水位继电器，这种装置在集水井有泥沙淤积或存有污物时，会造成浮子卡住而不能可靠地控制装置在集水井有泥沙淤积或存有污物时，

8、会造成浮子卡住而不能可靠地控制水泵的启动和停止；由于使用的是磁浮子式水位继电器，水位继电器是插在水泵的启动和停止；由于使用的是磁浮子式水位继电器，水位继电器是插在直径很小的钢管中，而该钢管是放在集水井中的，因而该钢管底端的密封就直径很小的钢管中，而该钢管是放在集水井中的，因而该钢管底端的密封就存在很大的问题。存在很大的问题。结论：水位计和浮子液位信号器配合使用结论：水位计和浮子液位信号器配合使用, ,以提高水位检测的可靠性。以提高水位检测的可靠性。（3 3）导叶开度测量）导叶开度测量拉线式直线位移传感器，如电阻式线位移传感器拉线式直线位移传感器，如电阻式线位移传感器结构及原理结构及原理DYKD

9、YK型导叶开度仪是针对水电站导叶开度、闸门开度、接力器行程、转轴角型导叶开度仪是针对水电站导叶开度、闸门开度、接力器行程、转轴角度测量而开发的一种高精度、高适用性的系列产品，仪表采集变送器信号，度测量而开发的一种高精度、高适用性的系列产品，仪表采集变送器信号，可显示位移行程、开度百分比可显示位移行程、开度百分比, ,可任意设置八路报警输出可任意设置八路报警输出, ,同时具有模拟量输同时具有模拟量输出。出。（4 4）制动闸位置测量）制动闸位置测量水轮发电机组制动风闸的位置检测，传统上采水轮发电机组制动风闸的位置检测，传统上采用机械式行程开关。用机械式行程开关。当时此种检测方法，故障率高当时此种检

10、测方法，故障率高, ,检测可靠性差。检测可靠性差。致使运行人员不得不常常进入机组风洞内致使运行人员不得不常常进入机组风洞内, ,检查检查风闸的实际位置。在启用了计算机监控系统并风闸的实际位置。在启用了计算机监控系统并提倡减人增效的今天提倡减人增效的今天, ,这不仅增加了运行人员的这不仅增加了运行人员的劳动强度劳动强度, ,威胁着人身和设备的安全威胁着人身和设备的安全, ,而且使监而且使监控系统快速、准确的优势不能发挥出来。控系统快速、准确的优势不能发挥出来。新方法：红外光控技术新方法：红外光控技术红外光控风闸位置检测电路原理红外光控风闸位置检测电路原理图图1 1所示为红外光控风闸位置检测电路所

11、示为红外光控风闸位置检测电路, ,发射管发射管VL1, VL2, VL8VL1, VL2, VL8和接和接收管收管RD1, RD2, RD8RD1, RD2, RD8分别组成机组的分别组成机组的8 8个风闸位置检测器。当机组个风闸位置检测器。当机组风闸落下时风闸落下时, ,发射管由发射管由+24 V+24 V电源经电源经R1R1供以大约供以大约25mA25mA电流电流, ,每个接收管每个接收管收到红外线并产生约收到红外线并产生约03 V03 V的电压。经串联后的总检测电压由的电压。经串联后的总检测电压由R2,C1R2,C1组组成的滤波电路进行滤波和缓冲成的滤波电路进行滤波和缓冲, ,然后驱动由

12、然后驱动由VT1, VT2VT1, VT2组成的复合放大管组成的复合放大管, ,并被并被VT1, VT2VT1, VT2箝位在箝位在13 V13 V左右。左右。VT1, VT2VT1, VT2导通导通, K1, K1发出风闸落下信发出风闸落下信号。当风闸顶起时号。当风闸顶起时, ,发射管至接收管的红外光被检测传动机构隔断发射管至接收管的红外光被检测传动机构隔断, , VT1, VT2VT1, VT2截止截止, K1, K1发出风闸顶起信号发出风闸顶起信号( (实质上为风闸未落下信号实质上为风闸未落下信号) )。为。为了提高检测可靠性了提高检测可靠性, ,可增加与此相同的另外一路检测电路可增加与此相同的另外一路检测电路, ,将将2 2路输出信路输出信号进行号进行“与与”逻辑处理后再输出给机组开停机流程。对于已采用计算逻辑处理后再输出给机组开停机流程。对于已采用计算机机控系统的机组控系统的机组, ,图图1 1中继电器中继电器K1K1可取消可取消, ,将将VT1, VT2VT1, VT2的集电极直接送至的集电极直接送至监控系统的开关量输入端监控系统的开关量输入端, ,再由监控系统内部对再由监控系统内部对2 2路输入信号进行路输入信号进行“与与”逻辑处理逻辑处理, ,编入开停机流程。需要注意的是图编入开停机流程。需要注意的是图1 1中的