水电厂数据采集实用教案

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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第1页/共20页第一页，共20页。第2页/共20页第二页，共20页。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，机房水电站发生重大事故，机房(j fn)(j fn)进水，墙进水，墙体坍塌，受伤体坍塌，受伤1313人，死亡人。人，死亡人。第3页/共20页第三页，共20页。事故事故(shg)(shg)原因原因数据数据(shj)(shj)采采集集数据数据(shj)(shj)监测监测第4页/共20页第四页，共20页。水电厂数据采集水电厂数据采集(cij)(cij)的意义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

2、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状况的各种参数(cnsh)(cnsh)及时测量出来，由计算机进行计算、分析，使运行和管及时测量出来，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！水电厂数据水电厂数据(shj)(shj)采集的对象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

3、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、开关位置等第5页/共20页第五页，共20页。根据被测数据的性质分为：电量根据被测数据的性质分为：电量(dinling)(dinling)、非电量、非电量(dinling)(dinling)、位置量、状态量、位置量、状态量第6页/共20页第六页，共20页。水电厂数据水电厂数据(shj)(shj)采集的工具采集的工具传感器：能够感受非电量，并将此非电量转换传感器：能够感受非电量，并将此非电量转换(zhunhun)(zhunhun)为电量的为电量的器件，称为传感器。器件，称为传感器。传感

4、器的组成传感器的组成(z chn)(z chn)：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。第7页/共20页第七页，共20页。传感器的种类传感器的种类(zhngli)(zhngli)：传感器的性能指标：传感器的性能指标：（1）第8页/共20页第八页，共20页。要求：灵敏度越高越好，灵敏度越高，传感器越敏感要求：灵敏度越高越好，灵敏度越高，传感器越敏感(mngn)(mn

5、gn)，质量越好。，质量越好。（2 2）分辨率：能使传感器输出端产生）分辨率：能使传感器输出端产生(chnshng)(chnshng)可测变化量的最小被测输入量知，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

6、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。第9页/共20页第九页，共20页。水电厂位置水电厂位置(wi zhi)(wi zhi)量的测量量的测量（1 1）闸门）闸门(zhmn)(zhmn)、阀门位置测

7、量、阀门位置测量传统传统(chuntng)(chuntng)方法：采用闸门开度测量仪。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、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

8、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。门开度测控仪进行数据处理，获得闸门开度值。第10页/共20页第十页，共20页。对于对于(duy)(duy)阀门：可以通过测量阀杆的升程来测量。阀门：可以通过测量阀杆的升程来测量。优点：该测量优点：该测量(cling)(cling)方式比传统的测量方式比传统的测量(cling)(cling)方式更准确可靠，比方式更准确可靠，比采用旋转编码器测量采用旋转编码器测量(cling)(cling)简单、经济。简单、经济。

9、第11页/共20页第十一页，共20页。（2 2）集水井水位）集水井水位(shuwi)(shuwi)测量测量浮子浮子(f zi)(f zi)式水位计式水位计差压投入式水位计差压投入式水位计第12页/共20页第十二页，共20页。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水泵的启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水泵的启动和停止；由于使用动和停止；由于使用(shyng)(shyng)的是磁浮子式水位继电器，水位继电

10、器是插在直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存在很径很小的钢管中，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。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(shyng),(shyng),以提高水位检测以提高水位检测的可靠性。的可靠性。（3 3）导叶开度测量）导叶开度测量(cling)(cling)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第13页/共20页第十三页，共20页。结构结构(jigu)(jigu)及原理及原理第14

11、页/共20页第十四页，共20页。DYKDYK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，可显示位移行程、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, ,同时同时(tngsh)(tngsh)具有模拟量输出。具有模拟量输出。（4 4）制动闸位置）制动闸位置(wi zhi)(wi zhi)测量测量水轮发电机组制动水轮发电机组制动(zh dn)(zh

12、 dn)风闸的位置检测，风闸的位置检测，传统上采用机械式行程开关。传统上采用机械式行程开关。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, ,而且使监控系而且使监控系统快速、准确的优势不能发挥出来。统快速、准确的优势不能发挥出来。第15页/

13、共20页第十五页，共20页。新方法新方法(fngf)(fngf)：红外光控技术：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示为红外光控风闸位置检测电路, ,发射管发射管VL1, VL2, VL1, VL2, VL8VL8和接收管和接收管RD1, RD2, RD8RD1, RD2, RD8分别组成机组的分别组成机组的8 8个风闸位置检个风闸位置检测器。当机组风闸落下时测器。当机组风闸落下时, ,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, ,每个接收管收到红外线并产生约每个接

14、收管收到红外线并产生约03 V03 V的电压。经串的电压。经串联后的总检测电压由联后的总检测电压由R2,C1R2,C1组成的滤波电路进行滤波和缓冲组成的滤波电路进行滤波和缓冲, ,然然后驱动由后驱动由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发出风闸落下信号。当风闸顶发出风闸落下信号。当风闸顶起时起时, ,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, , VT1, VT2VT2截止截止

15、, 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路路输出信号进行输出信号进行“与与”逻辑处理后再输出给机组开停机流程。对逻辑处理后再输出给机组开停机流程。对于已采用计算机于已采用计算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(qxio),(qxio),将将VT1, VT2VT1, VT2的的集电极直接送至监控系统的开关量输入端集电极直接送至监控系统的开关量输入端, ,再由监控系统

16、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。需要注意编入开停机流程。需要注意的是图的是图1 1中的中的+24 V+24 V电源必须取自监控系统开入回路电源。电源必须取自监控系统开入回路电源。第16页/共20页第十六页，共20页。红外光电控制具有不接触、灵红外光电控制具有不接触、灵敏度高、抗干扰能力强和功耗敏度高、抗干扰能力强和功耗(n ho)(n ho)低等许多优点。低等许多优点。第17页/共20页第十七页，共20页。（4 4）冷却水通断测量）冷却水通断测量(cling)(cling)方法：检测进出水管的压力方法：检测进出水管的压力(yl)(yl) （压力（压力(yl)(yl)传感器）传感器） 检测水管中的流量检测水管中的流量 （电磁流量计）（电磁流量计）第18页/共20页第十八页，共20页。第19页/共20页第十九页，共20页。感谢您的观看(gunkn)！第20页/共20页第二十页，共20页。