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大型流域水电站泄洪闸门异地控制安全策略研究及应用

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成果主要完成人

汪烈永、黄怀军、黄新祥、苏 江、尹 祥、王向龙、应锡政、田维坤

项目概况

国内大型水电站(装机容量1000MW及以上,大一等水利工程)尚未实现泄洪闸门异地控制。国内同类电站泄洪闸门控制多采用现地或中控室手动操作的方式,存在响应时间慢、执行效率低、水头变化大等弊端。在操作过程中会造成一定的水资源浪费,影响机组最大出力,造成电量损失。未实现异地泄洪闸门异地控制快速响应的主要原因是没有完整的异地控制安全策略,保障大型闸门安全运行及行洪安全。为解决存在的问题,特开展大型流域水电站泄洪闸门异地控制安全策略研究。 异地控制安全策略的关键核心在于分层分级式的安全策略设计、时间和开度双变量逻辑算法以及软硬件结合的主动容错技术。在策略设计上,采用集控层-厂站层-现地层与I/O、LCU两级控制的安全策略,实现对泄洪闸门异常多维度判断。逻辑算法上,引入时间和开度两个变量因子,实现对闸门控制的智能判断。容错机制方面,采用软硬件相结合的主动容错技术,确保极端情况下闸门启闭安全。主要内容为在原有泄洪闸门现地及厂房中控室可控的基础上,利用电站现场连接至昆明集控中心的调度数据网专线网络作为数据传输通道,通过设计多层控制方式、开发分层分级安全算法、创建程序功能块、编写控制程序、修改硬件回路等研究,开发完成了昆明集控层、阿海监控远控层、阿海监控现控层以及阿海操作手控层的安全策略,确保了泄洪闸门远程控制的安全可靠,通过反复的试验修正完善安全策略,实现阿海电站泄洪闸门异地集控远程控制安全可靠运行。 项目实施后,经过了长时间的运行检验,泄洪闸门的控制准确无误,运行安全可靠。在2019年底,阿海水电站将该科技成果向上游的梨园、下游的鲁地拉两座水电站进行推广。目前两座水电站均已采用该成果并完成了实施。2020年6月份,两座电站的远程集控操作泄洪闸门项目已经通过华电云南公司验收,目前控制均准确无误,安全可靠。 经济社会效益显著,提高电站上下游行洪安全,提升泄洪闸门启闭的执行效率以提高防灾减灾应急响应,减少水位及水头变化幅度,提高水能利用率,解决了发电机组在泄洪闸门启闭期间出力受限的问题。具体实施前后指标如下: 项目实施前:① 无安全策略保障闸门运行安全。②半自动化,泄洪闸门现地人工手动控制。③操作完成时间30分钟以上。④控制精度50mm以上。 项目实施后:① 采用分层分级安全策略,确保闸门运行安全。②高度集成自动化,集控异地远程控制。③操作完成时间5分钟。④控制精度约10mm。 该项目安全保障策略和关键技术在业内具有首创性和领先性,对长江流域各梯级水电站泄洪闸门的统一远程控制具有重要的借鉴意义。