无线通信技术在水电站拦污栅栅差监测上的应用

曾宏 ,曾小兰

四川圣达水电开发有限公司  四川  乐山  614000

摘要：沙湾电站投运至今，每年汛期均有大量漂浮物顺着河道流入前池库区，由于地质、河道走向、水力学等原因，各台机组进水口拦污栅前会吸附大量杂物，造成堵塞现象。拦污栅作为进水口的第一道屏障，堵塞时会减小原有的过流面积、增加水头损失、导致机组出力受限，严重时会使拦污栅承担巨大压力，造成拦污栅变形、损坏。

关键词：漂浮物 拦污栅 出力受限  变形  损坏

沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇，为大渡河干流下游梯级开发中的第一级，距上游已建的铜街子水电站11.5km，距乐山市区约44.5km，下游梯级为安谷水电站。电站采用一级混合式（河床式厂房加长尾水渠）开发，建坝壅水高15.5m，大坝最大高程435.90m，坝轴线长699.82m，尾水渠全长9015m，尾水渠利用落差14.5m。电站以发电为主，兼顾灌溉，总装机480MW(4×120 MW)，属国家大（二）型规模电站。总库容4867万m3，正常蓄水位以下库容4554万m3，正常蓄水位432.0m，额定水头24.5m，设计引用流量2203.2m3/s,保证出力151MW，年利用小时数5015h，年发电量24.07亿度。

沙湾电站投运至今，每年汛期均有大量漂浮物顺着河道流入前池库区，由于地质、河道走向、水力学等原因，各台机组进水口拦污栅前会吸附大量杂物，造成堵塞现象。拦污栅作为进水口的第一道屏障，堵塞时会减小原有的过流面积、增加水头损失、导致机组出力受限，严重时会使拦污栅承担巨大压力，造成拦污栅变形、损坏。2020年汛期沙湾电站拦污栅前后水位差最高已达7~8m，严重威胁机组安全稳定运行，为确保安全，不得不对机组限负荷运行，最低已限制在90MW出力（额定出力120MW）。

现目前本站采用工业电视查看，人工辅助巡视的手段监视进水口堵塞的情况，并根据上游来渣情况进行清污工作。一旦堵塞严重，会出现拦污栅前和拦污栅后水位差，这个差值的大小能体现出目前进水不足的量度，拦污栅承担的上游压力强度，运行人员根据水位差的大小对比规范要求以及拦污栅设计强度，辅助判定是否需要停机深抓，但工业电视及人工方式受限于光照条件，在夜间、暴雨、大雾等能见度低的情况下无法形成有效的预警，构成安全隐患。

根据以上情况，电厂需要更加有效、可靠的拦污栅栅差监测技术，而进水口拦污栅前后原本并未安装液位传感器，且进水口至机组LCU屏距离遥远、线缆敷设困难，如采用传统硬接线方式敷设电缆传送液位信号，需要大量人力物力，工程量巨大，故采取无线通信技术远距离传输拦污栅液位信号。

一、项目实施内容：

在沙湾水电站机组进水口3孔拦污栅安装配置超声波水位传感器，形成3孔全面检测拦污栅后水位的格局。采用LORA无线通信技术将拦污栅水位信息传送至机组LCU，利用现有的上游水位作为拦污栅前水位数据，通过数据处理和程序修改，可在上位机实时显示进水口拦污栅水位信息，形成水位观察、计算、对比、报警、记录历史库等功能。

1、采购、安装进水口液位测量元件

订做超声波传感器安装支架，如图1，在机组3孔拦污栅栅后适当位置安装固定。

图1 超声波传感器安装支架侧视图

（2）在3孔拦污栅后各安装配置一个型号为SITRANS PROBE LU 7ML5221 1DA11的超声波水位传感器，量程为12米，输出4~20mA，全面检测拦污栅后水位。

2、利用LORA无线通信技术远距离传输液位信息

（1）机组进水口就近安装配置进水口水位传感器电源箱，给超声波传感器、无线传输信号器供电。     

（2）在箱内配置了一个进水口模拟量无线信号发送器（型号：HK-15-IOMC8844），该装置采用LORA无线通信技术将超声波水位信号发送至机组现地LCU，极大减少了电缆敷设量。

（3）在机组现地LCU 号柜后配置一个型号为HK-15-IOMC8844的模拟量无线信号接收器，8路模拟量+4路开关量，将接收到的水位无线信号解调，转化成4~20mA的电流输出，传送至LCU的模拟量模块。

3、水位信号处理和程序修改

（1）修改上位机数据库、人机界面，根据上游实际情况进行数据修正和程序调试，在人机界面上可实时观测、对比拦污栅栅后水位。

（2）利用上游水位传感器提供的水位信息作为拦污栅栅前水位数据，在计算库中进行定值计算，并设置报警、历史数据库记录等功能。

经济效益、社会效益和环境效益预测或将要达到的效果、目标预计等：

1、通过进水口超声波传感器的安装，能在多种天气和光照情况下对拦污栅后水位进行准确测量，进而掌握拦污栅栅差信息、堵塞情况，不用运行人员再经常去现地巡视检查，大大提高了运行可靠性。

2、水位信号采用无线传输方式，仅需要一对无线传输信号器即可解决机组进水口与现地LCU远距离信号传送问题，不需要大量人力物力去敷设电缆，仅4号机一台机组就节约电缆约800米价值8800元。

3、提供拦污栅栅差的准确数据，辅助运行人员进行机组状态调整，避免因进水口堵塞严重不得不在汛期限制机组出力运行，从而造成重大经济损失。

4、通过正确的计算机制、合理的逻辑判断，对拦污栅水位、栅差过大形成有效的提示或报警，为进水口堵塞隐患的发现和处理赢得了宝贵的时间。

作者简介：曾宏（1972-）四川乐山人，高级技师/助理工程师，从事水电站电力生产。

曾小兰（1985-）四川自贡人   工程师    党建管理