玉龙水电站大坝库区水位趋势告警的应用

郑洪飞

（四川久隆水电开发有限公司，四川雅安625400）

0 引言

玉龙水电站位于四川省九龙县境内，是大渡河一级支流松林河主源湾坝河上第二级低闸引水式电站，电站按照“无人值班”（少人值守）[1]远方集中控制的方式进行设计建设。电站于2004年1月正式动工，经过24个月建设，于2005年12月两台机组并网发电。电站装机容量为2×33 MW，两台机组与两台主变压器构成发变组单元接线，主变220 kV侧接线采用单母线接线，经玉东线送至滨东电站，再由东（金）石线送至500 kV石棉变电站，向四川电网供电。

松林河集控中心位于久隆公司办公大楼四楼。通过公司自架专用光缆（OPGW+ADSS）和SDH传输设备，构成集控中心至电站两路独立的监控网络，实现集控中心远程对流域各电站安全监视、操作控制以及运行管理。

1 大坝结构概述

首部枢纽由取水口、进水闸、拦污栅、冲砂闸、泄洪闸、左岸挡水坝组成。首部枢纽坝顶全长90.52 m，坝（闸）顶高程1 693 m，最大坝（闸）高23 m，泄洪冲砂闸为胸墙式平底闸，设两孔泄洪闸、一孔冲砂闸及一孔冲砂孔。水库正常蓄水位1 692 m，最低运行水位1 683 m，相应水库库容42.32万m3，调节库容30万m3，具有日调节能力。

2 增加水位趋势告警的原因

玉龙水电站所在松林河流域多高山峻岭，地质构造复杂，断层多，裂隙发育，岩层破碎，风化强烈，第四系松散堆积物分布于河谷两侧及冲沟内。汛期（6月—9月）暴雨强度较大，易发生滑坡、崩塌、泥石流等自然灾害。

玉龙水电站库区上游，每年都有两三次因局域性强降雨引发的泥石流，虽然有降雨量及时告警，但10 min不到的时间，水库水位上涨了2～3 m。

此类泥石流在玉龙水电站库区已发生过3次，虽然每次松林河集控中心运行值班人员通过及时停机、调整大坝闸门开度保证了大坝安全运行，但是库区水位上涨不能及时地引起运行人员的注意，运行值班员仍无法准确掌握来水的上涨趋势，给玉龙水电站安全生产带来了一定的隐患。

3 水位趋势告警功能的实现

3.1 实现思路

首先，在PLC程序内配置多个虚拟的开关量告警点作为水位异常告警信息点。因PLC程序内有大坝栅前水位信息，在PLC程序内定时对水位信息作记录，通过逻辑梯形图对不同时间段记录的水位信息做比较，如果在一定时间内水位信息越限就触发相应的告警点，上位机系统就会收到告警信息。

3.2 测点说明

玉龙水电站大坝现地控制单元采用南瑞集团公司M80系列控制器。大坝水位传感器型号为投入式液变送器MPM426，量程为0～20 m，输出4～20 mA。栅前水位对应监控系统数据库测点为[AI0007]点，水位趋势告警功能引用数据库开关量[I0060]，T0101为1 min定时器，T0102为5 min定时器，T0103为2 min定时器，T0104为10 s定时器，AI_TEST[X]为寄存器。

3.3 程序说明

现地控制单元PLC初次上电，定时器T0101、T0102开始计时，同时程序第一个扫描周期将栅前水位模拟量[AI0007]数值赋值给寄存器AI_TEST[6]点。当第1 min定时器T0101动作时触发上升沿M1001，将AI_TEST[6]水位值赋给AI_TEST[5]，下一个1 min计时器T0101动作时触发上升沿M1001，同样将AI_TEST[5]赋给AI_TEST[4]，以此类推，直到第5个1 min计时器T0101动作时触发上升沿M1001，将AI_TEST[2]数值赋给AI_TEST[1]，程序如图1所示。

时间达到5 min后，AI_TEST[6]～AI_TEST[1]每个寄存器都有数值，此时5 min定时器T0102动作。当T0102定时器动作同时触发中间变量M1002动作。根据运行方式及汛期和枯期的需要，灵活选择功能开关“投入”“退出”。功能开关“投入”程序则开始运算，反之则不运算。

图1 5 min水位变量寄存器

当功能开关[I0060]投入、时间达到5 min时，程序则自动计算，计算原则为第6 min数值减去第1 min数值，以此循环（即为：AI_TEST[6]～AI_TEST[1]）。通过AI_TEST[6]减去AI_TEST[1]数值，即为AI_TEST_FLAG，然后取绝对值（取绝对值是为了实现水位上涨或下降，只要水位突变都能起到报警功能），AI_TEST_FLAG的绝对值与设定值比较，如果差值大于设定值则程序输出置“1”，简称为第一次报警（玉龙大坝栅前水位变化异常），此时程序进行延时比较，如果在2 min中内AI_TEST_FLAG值小于设定值，则复归报警程序输出置“0”，当2 min中内AI_TEST_FLAG值仍然大于设定值，此时执行第二条程序，简称第二次报警（玉龙大坝栅前水位仍在继续变化），程序如图2所示。

图2 水位趋势告警逻辑图

同时将报警信息上送至电站侧上位机，电站侧上位机通过IEC 870-5-104上送至松林河集控中心，提醒值班人员注意。

4 技改效果

改造后玉龙水电站运行期间，电站库区多次发生因上游强降雨导致水位陡增的情况。松林河集控中心运行值班人员均在水位突变下收到报警信息，及时采取了预控措施，开启冲砂闸和泄洪闸调整库区水位至安全区域，避免因未及时发现水位变化过快造成的超高水位运行和洪水漫坝、溃坝的可能，保证大坝安全运行。

另外，在改造后遇上游发生较大泥石流一次。在库区水位陡减的情况下，集控中心运行值班人员在收到报警信息后立即通过联系大坝值班人员和工业电视查看等方式判定上游存在发生泥石流的可能，及时向省电力调度中心申请停机避峰，并按防洪预案中闸门开启原则依次开启大坝闸门放空库区，使发生泥石流后合并堰塞湖形成的洪峰顺利通过玉龙库区，保证了玉龙大坝安全运行。

5 结语

此次改造后，松林河集控中心运行值班人员及时有效地掌握了玉龙大坝水位变化情况，提高了值班人员对洪水、泥石流等突发事件的分析判断能力，能够及时有效地采取预控措施，避免因此造成的超高水位运行和洪水漫坝、溃坝的可能，保证大坝安全运行，达到了技改的预期效果。