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

介紹

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

近年來，信息技術(shù)已經(jīng)成為世界上最先進的生產(chǎn)力。信息化水平已經(jīng)成為衡量一個國家、地區(qū)或行業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。各種無線通信技術(shù)發(fā)展迅速，使人們從各種電纜束縛中解放出來，從而大大提高了人們的工作效率和生活質(zhì)量。數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)是近年來在信息領(lǐng)域發(fā)展迅速且相對成熟的一種計算機技術(shù)。本質(zhì)上，它是一種信息集成技術(shù)。其目標(biāo)是實現(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:通過對坪前水電站水電調(diào)度管理中水位自動采集系統(tǒng)的案例分析，讓讀者對水位采集系統(tǒng)中的水位測量單元:輸入類型液位變送器和PLC控制單元、報警裝置等系統(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。它是長江北岸的主要支流。它位于長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)，流入長江，在巴東縣西部向口。全長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:平前水庫和馬莊坪水庫。電站按“五級”開發(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。裝機容量分別為30MW、45MW、25MW、25MW和25MW。在以往對流域水電站梯度的研究中，各梯級電站對系統(tǒng)的補償權(quán)重是根據(jù)流域總發(fā)電量的倍數(shù)來確定的，并根據(jù)補償權(quán)重對發(fā)電量和效益進行重新分配，使流域內(nèi)不同發(fā)電主體的電站將發(fā)電目標(biāo)從價格競爭集中到提高流域整體效益上，梯級發(fā)電效益接近最大。同時，還討論了補償電站小時數(shù)的補償問題，使補償功能更加合理。

2.2實施的必要性

坪前水電站位于神農(nóng)架林區(qū)谷夏坪板橋村，是沿河谷梯級水電站的一級電站。梯級水電站之間有緊密的水流聯(lián)系。梯級水電站水庫的調(diào)節(jié)作用能使其下游的所有梯級水電站受益。上下游水庫聯(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。一級水電站水庫汛期蓄水，蓄水量轉(zhuǎn)入枯水期利用。下游水電站還減少了汛期通過的水量，增加了枯水期通過的水量，減少了汛期棄水量，增加了枯水期發(fā)電量。一級水電站合理的發(fā)電計劃可以提高下游所有梯級水電站的保證出力和年發(fā)電量。在制定合理發(fā)電計劃的前提下，有必要及時掌握一級水庫的準(zhǔn)確水位信號。

坪前水庫離電站很遠(yuǎn)。平前水庫現(xiàn)場沒有安裝水位計，只是在壩坡上畫了一個水位計。大壩值班人員定期目視檢查水位計，獲取庫區(qū)水位值，并通過電話向電站值班室報告。這種水位采集方法不利于及時了解水庫水位信號，尤其是汛期水位急劇上升時，不利于電站及時掌握水庫水位變化過程，制定合理的汛期發(fā)電計劃。平潛電站水庫水位自動采集系統(tǒng)亟待增加。

2.3實施的可行性在坪前電站取水口平臺施工期間，在取水口一側(cè)設(shè)計并安裝了水位井，用于安裝水位計。進水平臺管理室設(shè)有電源控制箱，方便向水位計供電，為壩區(qū)就地水位采集提供保障。在取水口平臺和壩區(qū)管理室之間，穿過庫區(qū)，必須乘船到達取水口平臺。進水平臺建在山坡上，附近沒有村莊。不太可能租用電信光纖網(wǎng)絡(luò)將水庫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，取水平臺已經(jīng)覆蓋了中國移動和中國聯(lián)通通信網(wǎng)，可以通過短信將水庫水位送回坪前電站中央控制室。

3.系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1設(shè)計要求

為了制定合理的發(fā)電計劃，集控中心和平前電站需要及時準(zhǔn)確地掌握平前電站水庫的水位值，因此有必要選擇合適的水位計。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)簡單，抗干擾能力強。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。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，這是一個必須避免的誤解。經(jīng)過實地調(diào)查和專家討論:

(1)現(xiàn)場水位井直徑太小，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、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)

平潛水庫水位信號采集系統(tǒng)由現(xiàn)場測量單元、可編程邏輯控制器、短信收發(fā)模塊和后臺顯示單元四部分組成。

根據(jù)現(xiàn)場安裝環(huán)境的條件，庫區(qū)水位計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ADC電信號，便于訪問本地可編程邏輯控制器。為了便于水位值的現(xiàn)場監(jiān)控，增加了二次顯示和監(jiān)控儀表，通過二次儀表可以實現(xiàn)超限報警功能。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，包括一個中央處理器模塊(CPU226)和一個4點模擬模塊(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)換器的電信號被轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)并存儲在可編程邏輯控制器的寄存器中。CPU226模塊有兩個RS485通信端口，兩個端口都可以根據(jù)需要設(shè)置為自由端口。可編程邏輯控制器進程通過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，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算功能，將可編程控制器模擬模塊采集的水位電信號轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)并存儲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行排列。利用可編程控制器的編程功能，進行邏輯編程，實現(xiàn)1小時、30分鐘和10分鐘三種模式，通過可編程控制器自由口發(fā)送短信。

短信接收程序采用JAVA編程語言開發(fā)，接收到的水位短信信號寫入數(shù)據(jù)庫。后臺監(jiān)控系統(tǒng)定期訪問數(shù)據(jù)庫，并將水位值及時寫入公共可編程邏輯控制器。如果判斷水位值長時間沒有刷新，會發(fā)出聲音報警提醒。短信發(fā)送和接收模塊是艾克斯公司的NPortZ2151，是一個帶單口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，并通過短信發(fā)送。平潛中央控制室短信接收模塊接收水位短信并存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中。

與短信接收模塊連接的后臺顯示單元定期訪問數(shù)據(jù)庫，將水位信號寫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，供電站所有后臺顯示單元和集控中心后臺顯示單元顯示。后臺監(jiān)控系統(tǒng)定期訪問公共可編程控制器讀取水位值，并在后臺監(jiān)控屏幕上顯示水位值，電站運行人員對其進行實時監(jiān)控；當(dāng)水位超過極限時，監(jiān)控系統(tǒng)及時發(fā)出報警信息，提醒操作人員注意；同時，水位值被保存到背景數(shù)據(jù)庫中，用于將來的水位分析。

4.結(jié)束語

坪前水電站水位自動采集系統(tǒng)投入運行以來，水位測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，及時反映庫區(qū)水位變化，有利于沿河集控中心制定合理的發(fā)電計劃。電站監(jiān)控系統(tǒng)能及時自動記錄平前水電站庫區(qū)水位，歷史趨勢圖能顯示水位變化過程，可用于未來水位分析，為梯級水電站聯(lián)合調(diào)度提供水位依據(jù)，提高梯級水電站保證出力和年發(fā)電量，監(jiān)控期間及時發(fā)出報警信息，提醒運行人員及時調(diào)整機組負(fù)荷?？偨Y(jié)選型和安裝經(jīng)驗，提出工程設(shè)計，實施多道工序，選擇相應(yīng)可靠的測量單元，結(jié)合先進的無線通信技術(shù)，是自動化應(yīng)用的發(fā)展方向。傳統(tǒng)技術(shù)與先進技術(shù)的結(jié)合，在系統(tǒng)應(yīng)用方面取得了新的積累和進步。

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