國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司 吳志偉

索風(fēng)營(yíng)水電站是烏江梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第五級(jí)水電站。本文通過(guò)對(duì)索風(fēng)營(yíng)水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)施工完成后投入試運(yùn)行一年的數(shù)據(jù)采集和運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，闡述了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、精度等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)照相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范，滿足了規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，為電站安全監(jiān)測(cè)智能化管理打下了基礎(chǔ)。

1 工程概況

索風(fēng)營(yíng)水電站位于貴州省黔西、修文縣交界的烏江中游六廣河段，是烏江梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第五級(jí)水電站。電站總裝機(jī)容量600MW（3×200MW），水庫(kù)總庫(kù)容2.012億m3。工程屬二等大（2）型工程，電站樞紐由碾壓混凝土重力壩、右岸引水系統(tǒng)和地下廠房等主要建筑物組成。工程以發(fā)電為主，承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用等任務(wù)，兼有養(yǎng)殖、旅游等效益。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)概況

2.1 自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模

索風(fēng)營(yíng)水電站樞紐工程安全監(jiān)測(cè)共在大壩、引水隧洞、尾水隧洞、地下廠房洞室、邊坡、危巖體和堆積體共埋設(shè)各類觀測(cè)儀器有1697支(個(gè))。大壩中心對(duì)索風(fēng)營(yíng)電站大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，正常使用的各類觀測(cè)儀器有1260支(套)。

依據(jù)“重點(diǎn)性”、“必要性”和“可靠性”原則,索風(fēng)營(yíng)自動(dòng)化系統(tǒng)共接入701支儀器。按工程部位分：其中壩址氣溫1支，大壩200支，大壩和廠房帷幕35支，引水隧洞94支，地下廠房及主變洞166支，尾水隧洞54支，壩肩邊坡9支，Dr2#危巖體104支，III號(hào)堆積體19支，Ⅳ號(hào)堆積體7支，I號(hào)堆積體12支。按儀器類型分：其中弦式502支，差阻式181支，光電式18支。共使用自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)量模塊27套（其中差阻式模塊7套，弦式模塊20套）。

2.2 監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

索風(fēng)營(yíng)水電站安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按三級(jí)設(shè)置，即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、監(jiān)測(cè)中心站、營(yíng)地后方管理站。系統(tǒng)通訊采用光纜作為主要通訊介質(zhì)，光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)合屏蔽雙絞線組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。營(yíng)地后方管理站采用內(nèi)部局域網(wǎng)與中心站連接。系統(tǒng)主要采用集中供電方式，中心站配備不間斷電源。

2.2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

索風(fēng)營(yíng)電站安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由1個(gè)中心站，10個(gè)測(cè)站組成，分為2個(gè)環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)1包括：2#BCZ—4#BCZ—1#BCZ—1#CCZ—3#BCZ—5#施工支洞測(cè)站—2#CCZ，左岸EL781m廊道新增測(cè)站采用屏蔽雙絞線接入2#BCZ，并聯(lián)至測(cè)站光端機(jī)連入環(huán)網(wǎng)；環(huán)網(wǎng)2包括：5#BCZ—Dr2危巖體測(cè)站。2#營(yíng)地后方管理站通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)與中心站連接，可實(shí)現(xiàn)通過(guò)FWC2000E大壩安全信息管理系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)瀏覽。

2.2.2 測(cè)站內(nèi)組網(wǎng)

測(cè)站內(nèi)設(shè)備包括：差阻式、振弦式自動(dòng)化采集裝置及485接口傳感器（主要是CCD光電式靜力水準(zhǔn)儀、雙金屬標(biāo)儀和垂線坐標(biāo)儀），采用屏蔽雙絞線接入光端機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集裝置直接與傳感器相接，各采集模塊有其自身的日歷和時(shí)鐘，可獨(dú)立完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)可接受采集計(jì)算機(jī)的指令完成有關(guān)操作等。

2.3 監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)和試運(yùn)行情況

2.3.1 施工情況

工程分為兩期實(shí)施，于2012年4月開(kāi)工，2014年12月完成主體施工及自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)試。后期于2015年10月完成危巖體測(cè)站的自動(dòng)化接入和調(diào)試，隨后進(jìn)行了項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收。對(duì)照合同、設(shè)計(jì)文件及規(guī)范，檢查采集軟件、信息管理軟件、數(shù)據(jù)分析軟件功能，自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、遠(yuǎn)程操作、報(bào)警、報(bào)表制作、圖形顯示等功能，滿足設(shè)計(jì)文件及合同要求。同意系統(tǒng)自2016年1月1日正式進(jìn)入1年試運(yùn)行。

2.3.2 系統(tǒng)試運(yùn)行維護(hù)情況

系統(tǒng)從2016年1月1日正式進(jìn)入試運(yùn)行,故障情況如下：

序號(hào) 類別 累計(jì)次數(shù)(次) 比例1測(cè)量模塊 4 25.00%2光端機(jī) 2 12.50%3傳感器 8 50.00%4電源 1 6.25%5計(jì)算機(jī) 1 6.25%合計(jì) 16 100.00%

3 監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行和考核評(píng)價(jià)

索風(fēng)營(yíng)自動(dòng)化系統(tǒng)共接入701支儀器，使用自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)量模塊27套。依據(jù)設(shè)計(jì)、合同及規(guī)范，為了驗(yàn)證自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性以及測(cè)量精度，隨機(jī)選擇了10套測(cè)量模塊（占模塊總數(shù)的37.04%），模塊接入的儀器共183支（占儀器總數(shù)的26.11%），其中差阻式103支，弦式80支。

3.1 人工比測(cè)

測(cè)量精度需滿足最新《混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求。人工比測(cè)的計(jì)算方法參考《大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求。103支差阻式儀器，比測(cè)電阻比差值小于6*10-4的有95支，占95.63%；80支振弦式儀器中比測(cè)差值小于3個(gè)模數(shù)的有75支，占93.75%，最大差值為3.83個(gè)模數(shù)。

3.2 穩(wěn)定性

3.2.1 短期穩(wěn)定性

依據(jù)《大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化要求及驗(yàn)收規(guī)程》，自動(dòng)化系統(tǒng)短期測(cè)值穩(wěn)定性考核主要通過(guò)短時(shí)間內(nèi)的重復(fù)性測(cè)試，根據(jù)重復(fù)量結(jié)果的中誤差來(lái)評(píng)價(jià)。根據(jù)《大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集裝置》的規(guī)范要求，差阻式傳感器測(cè)量模塊電阻比測(cè)值不大于2，電阻值不大于0.02Ω。振弦式傳感器測(cè)量模塊頻率測(cè)值變化不大于0.2Hz。

本次對(duì)儀器運(yùn)行情況進(jìn)行了連續(xù)測(cè)量15次的測(cè)值準(zhǔn)確度統(tǒng)計(jì)。共測(cè)試103支差阻式儀器，電阻比超限4支，占總數(shù)的3.92%，電阻值超限4支，占總數(shù)的3.92%。電阻比和電阻值超限均為同一支儀器，合格96.08%。振弦式儀器80支，超限6支，占總數(shù)7.5%，合格92.5%。

3.2.2 長(zhǎng)期穩(wěn)定性

本次對(duì)183支儀器過(guò)程線進(jìn)行繪制，通過(guò)人工與自動(dòng)化數(shù)據(jù)過(guò)程線趨勢(shì)對(duì)比，數(shù)據(jù)無(wú)系統(tǒng)性偏移，變化規(guī)律基本一致，變幅相近。

3.3 可靠性

按照合同及規(guī)范要求，系統(tǒng)設(shè)備的平均無(wú)故障工作時(shí)間不小于6300h。平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)是指兩次相鄰故障間的正常工作時(shí)間。依據(jù)《大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化要求及驗(yàn)收規(guī)程》。因此，按照規(guī)程計(jì)算方法，試運(yùn)行期內(nèi)系統(tǒng)MTBF=7048h，大于6300h。滿足合同及規(guī)范要求。

4 結(jié)論

系統(tǒng)試運(yùn)行以來(lái)，整體運(yùn)行正常，經(jīng)受住了汛期現(xiàn)場(chǎng)潮濕環(huán)境的考驗(yàn)，取得了大量的數(shù)據(jù)。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程種，通過(guò)與業(yè)主的緊密配合，及時(shí)解決了系統(tǒng)出現(xiàn)的一些問(wèn)題，有利于自動(dòng)化系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行和管理。

索風(fēng)營(yíng)水電站安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工方案合理、功能齊全。經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)總體功能和性能指標(biāo)的考核，系統(tǒng)功能滿足規(guī)范、設(shè)計(jì)與大壩現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的各項(xiàng)要求。該自動(dòng)化系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了大壩安全的自動(dòng)監(jiān)控，為電站安全監(jiān)測(cè)智能化管理打下了基礎(chǔ)。

參考：DL/T 5178-2016，混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：中國(guó)電力出版社，2016；DL/T 1134-2009，大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置：中國(guó)電力出版社，2009；DL/T 5211-2005，大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范：中國(guó)電力出版社，2005；DL/T 5272-2012，大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化要求及驗(yàn)收規(guī)程：中國(guó)電力出版社，2012。