银盘电站水淹厂房预警及声光联动系统设计

陈伟

重庆大唐国际武隆水电开发有限公司 重庆市武隆区  408506

摘要：本文介绍了一种基于水电站计算机监控系统的水电站水淹厂房预警及声光联动系统，主要包括：计算机监控系统上位机、水位监测元器件：浮子开关（开关量）、液位计（模拟量）、声光报警器；本系统是一种基于水电站计算机监控系统的水淹厂房报警系统。该报警系统可以对水电站厂房进行实时水位监测，实现可靠的预警,特别是在当前大力提倡智慧电厂背景下，可以很大程度上提高地下式水电厂运行的安全可靠性。

关键词：计算机监控系统；诱发因素；水淹厂房；报警系统

概述：近些年来，一方面，受到各种因素影响，水淹厂房在发电企业偶有发生，水电站运行安全受到极大威胁，水淹厂房事故的特点是突然发生、发展迅速、危害巨大，比如近年比较严重的四川银盘电站“1·12”透水事故。另一方面，当前很多电站通过技术手段实现了“无人值守、少人值班”运行管理模式，安而不忘危，我们急需设计一套水电站水淹厂房预警及声光联动系统，可以在某处水位越限时立即发出报文，并通过开出联动声光报警，通知值班值守监盘人员、维护人员进行相关检查、防护工作。有效地避免发生水淹厂房事故或避免事故进一步扩大，减少损失，该预警系统在银盘电站实施应用以来,取得了良好的效益,对其他的水电厂应用具有推广意义。

一、事故原因分析及预防措施

水淹厂房风险因素较多，常见的有机组或设备故障、误操作或极端天气等外部原因，具体原因如下：

1、自然灾害

水电站厂房虽然一般修建于在河流中、下游河道比较平缓的河段中，但这些地点恰好又是自然灾害高发地，常见的自然灾害有地震、泥石流，这些地质灾害都极有可能导致大坝结构变化从而引发水淹厂房事故的发生，如2022年贵州某电站、因为被山洪及泥石流冲击垮塌，导致2名儿童失联。

2、设备因素

对于水轮机系统，他的水轮机部分的蜗壳进人门、尾水管进入门、蜗壳排水阀在机组中担任重要作用，任何一个部件突然损坏都极有可能造成严重后果，而水轮机很多部位除了检修期间平时不便进入，就有可能存在突然发生缺陷的情况，常见的比如因为结构崩裂或损坏等，造成压力管内水迅速涌出导致水淹厂房；顶盖排水系统故障也可能导致使水从顶盖下面快速上涨至水车室，从而演变成水淹厂房。

对于供水、排水系统，随着运行年限增加，如果因为水电站电力储备不足导致水电站厂房电力中断、排水管法兰损坏、泵烧毁、或者控制系统出现失灵故障，极易引发水淹厂房。

3、人为因素

在生产过程中，维护人员没有定期对水轮机的重要部位检修、消缺，或者未按照要求开展隐患排查治理，正确采取防范措施；运行人员疏忽大意，不认真监盘，错漏重要信息，就可能导致水电站厂房出现较大风险的水淹事故。

二、应对措施

为了防止出现这些情况，我们在事故发生前就应该针对性的提出解决方法，在技术方面，我们可以利用银盘电站现有的计算机监控系统，通过上位机、信号源：浮子开关（开关量）、液位计（模拟量）、声光报警器组成一套防止水淹厂房报警系统。下面将对本套系统进行阐述。

1、信号源布置

以银盘电站为例，在布置有集水井、技术供水、排水系统的位置EL159、EL166放置浮子开关（开关量），在每台机组顶盖增加放置顶盖液位信号（模拟量、开关量），并就近敷设电缆，接入最近的计算机监控系统远程IO柜，通过远程IO柜接中转至通过现地LCU传输进入计算机监控系统连上位机。上位机收集到各信号后，可通过上位机程序脚本计算，对水位信号进行判断处理，当判断水位达到设定值、某处水位越限时立即发出报文，并通过计算机监控系统现地LCU开出继电器联动声光报警。同时，本功能设置软压板，在检修前可退出，避免误报警。

图1.系统

2、报警器布置

为了达到强力预警，选择了一款声光报警器，并将其放置在中控室与运行人员值班室之间，再将声光报警器接入最近的公用现地LCU，以达到在出现紧急情况下提醒注意作用。

3、程序设计

在计算机监控系统上位机数据库中，通过新增程序，设计一套水淹厂房联动声光报警的程序，本程序控制流程图如下：在投入各软压板后，程序开始计算，当采集到某处浮子开关动作、水位越限后，给其对应的中间变量写值为1，多个中间变量为“或”关系，中间变量为1后，再给顶盖和水淹厂房中间变量赋值为1，顶盖和水淹厂房中间变量赋值为1后，再将声光报警联动程序开出继电器为1，从而开出报警，达到预警目的。

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图2控制流程图

4、逻辑验证

为了验证上述报警系统的正确性，结合银盘电站计算机监控系统实际情况，可通过实际模拟水淹厂房事故，模拟各事故情况包括，情况一：通过现场翻转浮子开关；情况二：切除机组顶盖排水泵，然后充水模拟顶盖液位上升。

(1)退出顶盖排水模拟量控制软压板，其他对应软压板正常投入，观察1、2、3、4号机组顶盖排水泵水位小于780mm（定值）时，观察是否有相应报文、是否有声光报警。

(2)通过切除泵，观察每台机组顶盖排水泵水位大于780mm、顶盖水位上限时，观察是否有相应报文、是否有声光报警。通过测试，声光报警功能正常。

(3)通过切除泵，观察机组顶盖水位上限动作时，是否有相应报文，是否有声光报警。通过测试，声光报警功能正常。

(4)对全厂水淹厂房报警浮子开关进行翻转动作，观察本功能正常。

三、结语

综上测试可知，本系统设计预期与试验结果相吻合，投入运行一段时间观察后，运行稳定，无异常情况，能够在水淹厂房这类极端情况下及时预警，保障人民群众安全。本次技术改造为日后类似重要设备的技术改造提供了宝贵的经验，比如：重要功能异常退出时进行声光报警（如电站AGC、AVC功能），提醒值班人员注意，避免两个细则考核；机组发生重大故障时也可以利用声光报警通知值守人员。这些举措在后续都可以实施从而有利于电站实现“无人值守、少人值班”运行管理模式。