一种水电站提闸控水系统的制作方法

1.本发明涉及用电控制调节领域，具体地，涉及一种水电站提闸控水系统。


背景技术：

2.水电站泄洪闸的控制至关重要，特别是在蓄水、泄洪的关键时刻。若水电站的供电系统因故障瓦解而导致厂用电消失，而备用电源用不能及时切换，很容易导致十分严重的后果。而部分水电站现有备用电源无法自动切换，是由值守人员来完成的，例如手动启动柴油发电机。而值守人员较少，可能还存在年龄较大的问题，这将使得紧急情况下的电源切换不及时，操作时间长。因此，如何实现主动电源和备用电源之间的及时切换。
3.同时，在部分水电站，特别是小型水电站，泄洪闸提升高度对应前池水位、流量关系大多是靠人员现场经验判断，无法做出准确的判断；并且，由于人员技能水平参差不齐，在紧急情况下，极易发生误操作、误判断等情况。因此，如何能够快速、准确控制泄水闸闸门，实现对前池水位的控制就十分重要。
4.因此，对于水电站来讲，拥有一套完整地既能够及时切换电源、又能够及时精准控制闸门的控制系统，具有十分重要分意义。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于实现供电电源之间的及时切换，另一目的在于提高快速、准确地控制泄水闸闸门。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种水电站提闸控水系统。
7.所述水电站具有第一电源、第二电源和第三电源，第一和第二电源为备用电源，第三电源为常用电源，所述系统包括：液位监测模块、闸门监测模块、控制模块和电源调控模块，其中，液位监测模块包括液位计，液位计安装在前池水面的上方；控制模块与液位监测模块连接，并能够控制闸门的升降；闸门监测模块能够采集闸门的数据，并传输给控制模块；电源调控模块还与第一、第二和第三电源连接并能够进行三个电源之间的切换，电源调控模块还与闸门连接并向闸门供电，以为闸门的升降提供动力。
8.进一步地，所述液位计包括雷达液位计。
9.进一步地，所述控制模块能够采用限幅滤波法对所述雷达液位计测量的数据进行滤波处理，并将处理后的数据与预定值进行比较，并根据比较结果来控制闸门的升降。
10.进一步地，所述闸门监测模块包括ssi采集模块和编码器。
11.进一步地，所述电源调控模块包括相连接的电源屏和电源控制单元，其中，电源屏分别与第二电源和第三电源连接，并能够实现这两个电源之间的切换；电源控制单元还分别与闸门和第一电源连接，能够实现第一电源和经电源屏切换后的电源之间进行切换。
12.进一步地，电源控制单元包括自投自复型自动切换装置。
13.进一步地，所述电源调控模块可包括开关单元、备自投单元和监测单元；其中，开
关单元可包括第一开关、第二开关和第三开关；第一开关设置在第一电源进线上，第二开关设置在第二电源进线上，第三开关设置在第三电源进线上；备自投单元包括第一备自投装置和第二备自投装置；第一备自投装置分别与第一开关和第三开关电连接，并被配置为能够控制这两个开关；第二备自投装置分别与第二开关和第三开关电连接，并被配置为能够控制这两个开关；监测单元包括第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器；第一电压互感器分别与第一电源进线和第一备自投装置电连接，第二电压互感器分别与第二电源进线和第二备自投装置电连接，第三电压互感器分别与第三电源进线、第一备自投装置和第二备自投装置电连接。
14.进一步地，所述第二开关的出口回路串接了所述第一开关的辅助开关接点。
15.进一步地，所述开关单元还可包括第四开关和第五开关，第四开关和第五开关设置在母线上并将母线依次分为母线一段、母线三段和母线二段，母线为闸门供电；第一备自投装置还与第四开关电连接，并被配置为能够控制第四开关；第二备自投装置还与第五开关电连接，并被配置为能够控制第五开关。
16.进一步地，所述第一、第二、第三、第四和第五开关都可以为断路器。
17.进一步地，所述第四开关的出口回路串接了所述第五开关的辅助开关接点。
18.进一步地，所述第二备自投装置控制开关的延时大于第一备自投装置控制开关的延时。再进一步地，所述第二备自投装置控制开关合闸的延时大于第一备自投装置控制开关合闸的延时。
19.进一步地，所述第二备自投装置控制开关合闸的延时可以比所述第一备自投装置控制开关合闸的延时长3～30秒。
20.进一步地，所述第二备自投装置合备用电源的延时可以比所述第一备自投装置合备用电源的延时长3～30秒，例如4、5、7、9、10、15、19、25、29秒等。
21.进一步地，所述第一备自投装置控制开关合闸的延时可以为1～5秒，所述第二备自投装置控制开关合闸的延时可以为7～15秒。
22.进一步地，所述第一备自投装置合备用电源的延时可以为1～5秒，例如2、3、4秒等；所述第二备自投装置合备用电源的延时可以为7～15秒，例如8、10、12、14秒等。
23.进一步地，所述监测单元还可包括第四电压互感器、第五电压互感器和第六电压互感器，其中，第四电压互感器分别与母线一段和第一备自投装置电连接；第五电压互感器分别与母线二段和第二备自投装置电连接；第六电压互感器分别与母线三段、第一备自投装置和第二备自投装置电连接。
24.进一步地，所述监测单元还可包括第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器，其中，第一电流互感器设置在第一电源进线上，并与第一备自投装置电连接，或者，第一电流互感器分别与第一电源进线和第一备自投装置电连接；第二电流互感器设置在第二电源进线上，并与第二备自投装置电连接，或者，第二电流互感器分别与第二电源进线和第二备自投装置电连接；第三电流互感器设置在第三电源进线上，并分别与第一、第二备自投装置电连接。
25.进一步地，所述第一电源和第二电源都可以为发电机。
26.进一步地，所述第一电源进线为第一发电机电源进线，所述第二电源为第二发电机电源进线。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下至少一项：（1）本发明能够保障水电站安全、经济运行，能准确的根据前池水位控制闸门开度。
28.（2）本发明能够使用电中断时间由“分钟级”缩短到“秒级”，缩短场所用电中断时间，使设备运行更安全可靠。
29.（3）本发明大幅减少了大坝值守人员的工作量；提高公司经济运行效益。
30.（4）本发明能有效的帮助防洪度汛工作，确保平稳度汛。
31.（5）本发明推广性强，与其他泄水系统相比，本发明具有成本较低，操作方便的优势，能够适应各种较为复杂的情况；可以有效的推广到其他同类型的中小水电站使用。
附图说明
32.通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1示出了本发明的的电源调控模块的一个示意图。
33.主要附图标记说明：1
‑
第一备自投装置，2
‑
第二备自投装置，31
‑
第一开关，32
‑
第二开关，33
‑
第三开关，34
‑
第四开关，35
‑
第五开关，41
‑
第一发电机电源进线，42
‑
第二发电机电源进线，43
‑
第三电源进线，51
‑ⅰ
母线，52
‑ⅱ
母线，53
‑ⅲ
母线；pt1
‑
第一电压互感器，pt2
‑
第二电压互感器，pt3
‑
第三电压互感器，pt4
‑
第四电压互感器，pt5
‑
第五电压互感器，pt6
‑
第六电压互感器；ct1
‑
第一电流互感器，ct2
‑
第二电流互感器，ct3
‑
第三电流互感器。
具体实施方式
34.在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的水电站提闸控水系统。
35.需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”等仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
36.示例性实施例1本发明的应用场所为水电站，并具有第一电源、第二电源和第三电源。其中，第一和第二电源为备用电源，第三电源为常用电源。
37.所述水电站提闸控水系统可包括：液位监测模块、闸门监测模块、控制模块和电源调控模块。
38.液位监测模块可包括雷达液位计，雷达液位计安装在前池水面的上方，以测量液位数据。
39.控制模块与液位监测模块连接，并能够根据雷达液位计测量的数据来控制泄水闸闸门的提升或下降。
40.闸门监测模块能够采集泄水闸闸门的数据，并传输给控制模块。闸门的数据可以包括闸门的开度。
41.电源调控模块与闸门连接并使第一、第二和第三电源中的一个向闸门供电，以为闸门的升降提供动力。电源调控模块与第一、第二和第三单元连接，电源调控模块能够进行三个电源之间的切换，例如第一电源出现异常不能供电时，电源调控单元可切换为由第二或第三电源来为闸门供电。
42.在本实施例中，控制模块能够采用限幅滤波法对所述雷达液位计测量的数据进行滤波处理，以有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰，大大提高水位数据的稳定性。
43.控制模块还可以将处理后的数据与预定值进行比较，并根据比较结果来控制闸门的升降。例如，在前池水位达到一定高度后，雷达液位计测量的数据达到了预定值，控制模块控制闸门提升到预定高度；在间隔一端时间后，雷达液位计再次测量液位数据，如果仍满足提门条件，则继续提门。
44.在本实施例中，所述闸门监测模块可包括ssi采集模块和编码器，以采集和传输闸门数据。所述闸门监测模块还可包括闸门控制箱，闸门控制箱中具有plc控制模块。其中，编码器能够计算闸门启闭机卷筒旋转的圈数，同时将圈数传输到ssi采集模块中，ssi采集模块进行运算得到实际闸门开度，并能够准确的将闸门开度的数据传输到plc控制模块中，本发明的数据传输迅速、准确。
45.通常，水电站是采用闸门开度仪采集闸门开度，但闸门开度仪工作并不可靠，且存在延迟，当开度仪出现任何问题都将可能导致plc产生闭锁信号使得闸门无法升降，还容易出现仪器损坏数据丢失。而本发明的闸门监测模块传输数据稳定可靠，反应速度可达到毫秒级别。
46.在本实施例中，第二电源和第三电源都可以由厂用电屏（也可称为电源屏）来提供。第一电源可以是发电机提供，例如柴油发电机等。
47.所述电源调控模块可包括相连接的电源屏（也可称为闸坝电源屏）和电源控制单元。其中，电源屏分别与第二电源和第三电源连接，并能够实现这两个电源之间的切换。
48.电源控制单元还分别与泄水闸和第一电源连接，能够实现第一电源和经电源屏切换后的电源之间再次的切换。电源控制单元可以包括自动切换装置(ats)，例如自投自复型自动切换装置，在常用电源失电后，自投自复型自动切换装置可切换至柴油发电机，当常用电源恢复后，自投自复型自动切换装置可自动恢复至常用电源供电。自投自复型自动切换装置还可设置各类切换延时，以使检测柴油发电机电压稳定后方可切换。
49.在本实施例中，所述系统还可包括报警模块，报警模块与控制模块连接，在初次提闸门时，报警模块能够进行报警，例如进行自动泄洪报警。
50.示例性实施例2所述水电站提闸控水系统包括：液位监测模块、闸门监测模块、控制模块和电源调控模块。其中，液位监测模块、闸门监测模块、控制模块可以与示例性实施例1中的相同。
51.所述电源调控模块可包括是采用两套备自投装置的组合配置，具备进线备投和分段备投功能。
52.第一电源、第二电源和第三电源可包括至少两种不同的电源。例如，第一电源为第一发电机，第二电源为第二发电机，第三电源为常用电源（例如由厂用电源屏提供）。
53.如图1所示，电源调控模块可包括第一开关31、第二开关32、第三开关33、第四开关
34、第五开关35、第一备自投装置1、第二备自投装置2、第一电压互感器pt1、第二电压互感器pt2和第三电压互感器pt3。
54.第一开关31设置在第一发电机电源进线41上。
55.第二开关32设置在第二发电机电源进线42上。
56.第三开关33设置在第三电源进线43上。
57.第四开关34和第五开关35设置在母线上，并将母线划分为ⅰ母线（对应母线一段）51、ⅱ母线（对应母线二段）52和ⅲ母线（对应母线三段）53。
58.第一备自投装置1分别与第一开关31、第三开关33和第四开关34电连接，并能够监测控制这三个开关的开闭合。母线为闸门的升降供电。
59.第二备自投装置2分别与第二开关32、第三开关33和第五开关35电连接，并被配置为能够监测控制这三个开关的开闭合。第三开关33作为公共控制对象，第一备自投装置1和第二备自投装置2既相互独立，又相互联系。其中，对开关的监测、控制是备自投装置的常规功能。
60.第一电压互感器pt1与第一发电机电源进线41和第一备自投装置1电连接，其能够测量第一发电机电源进线41的电压，并将测量的电压转换成二次低电压用作第一备自投装置1的逻辑判据。
61.第二电压互感器pt2与第二发电机电源进线42和第二备自投装置2电连接，其能够测量第二发电机电源进线42的电压，并将测量的电压转换成二次低电压用作第二备自投装置2的逻辑判据。
62.第三电压互感器pt3分别与第三电源进线43、第一备自投装置1和第二备自投装置2电连接，其能够测量第三电源进线43的电压，并将测量的电压转换成二次低电压用作第一备自投装置1和第二备自投装置2的逻辑判据。
63.在本实施例中，第三电源进线可以为从电源屏分出的电源进线。
64.在本实施例中，第一、第二、第三、第四和第五开关都可以为断路器。
65.在本实施例中，如图1所示，第二开关32串接了第一开关31，即第二开关32的出口回路串接了第一开关31的辅助开关接点，即两套备自投装置合闸回路电气互锁。
66.在本实施例中，如图1所示，第四开关34串接了第五开关35，即第四开关34的出口回路串接了第五开关35的辅助开关接点，即两个备自投装置合闸回路电气互锁。
67.在本实施例中，第二备自投装置合备用电源的延时大于第一备自投装置合备用电源的延时。第一备自投装置合备用电源的延时可以为1～5秒，例如2、3、4秒等；所述第二备自投装置合备用电源的延时可以为7～15秒，例如8、9、10、12、14秒等。
68.其中，“合备用电源的延时”是备自投装置的常规功能。本技术可以在两个备自投设备上通过调整保护定值“合备用电源延时”的方式，形成时差配合。
69.在本实施例中，第一备自投装置可通过第一电压互感器来判断第一发电机电源进线是否发生故障。
70.第二备自投装置可通过第二电压互感器来判断第二发电机电源进线是否发生故障。
71.第一备自投装置和第二备自投装置可通过第三电压互感器来判断第三电源进线是否发生故障。
72.在本实施例中，如图1所示，所述系统还可包括第四电压互感器pt4、第五电压互感器pt5和第六电压互感器pt6。
73.其中，第四电压互感器pt4分别与ⅰ母线51和第一备自投装置1电连接，其能够测量ⅰ母线51的电压，并将测量的电压转换成二次低电压用作第一备自投装置1的逻辑判据。
74.第五电压互感器pt5分别与ⅱ母线52和第二备自投装置2电连接，其能够测量ⅱ母线52的电压，并将测量的电压转换成二次低电压用作第二备自投装置2的逻辑判据。
75.第六电压互感器pt6分别与ⅲ母线53、第一备自投装置1和第二备自投装置2电连接，其能够测量ⅲ母线53的电压，并将测量的电压转换成二次低电压用作第一备自投装置1和第二备自投装置2的逻辑判据。
76.在本实施例中，第一备自投装置可通过第四电压互感器来判断ⅰ母线是否发生故障，例如无压。
77.第二备自投装置可通过第五电压互感器来判断ⅱ母线是否发生故障，例如无压。
78.第一备自投装置和第二备自投装置可通过第六电压互感器来判断ⅲ母线是否发生故障，例如无压。
79.在本实施例中，如图1所示，所述系统还可包括第一电流互感器ct1、第二电流互感器ct2和第三电流互感器ct3。
80.其中，第一电流互感器ct1能够测量第一发电机电源进线41的电流，并将测量的电流转换成二次低电流用作第一备自投装置1的逻辑判据。第一电流互感器ct1可以设置在第一发电机电源进线41上，并与第一备自投装置1电连接。或者，第一电流互感器ct1分别与第一发电机电源进线41和第一备自投装置1电连接。
81.第二电流互感器ct2能够测量第二发电机电源进线42的电流，并将测量的电流转换成二次低电流用作第二备自投装置2的逻辑判据。第二电流互感器ct2可以设置在第二发电机电源进线42上，并与第二备自投装置2电连接。或者，第二电流互感器ct2分别与第二发电机电源进线42和第二备自投装置2电连接。
82.第三电流互感器ct3能够测量第三电源进线43的电流，并将测量的电流转换成二次低电流用作第一备自投装置1和第二备自投装置2的逻辑判据。第三电流互感器ct3可以设置在第三电源进线43上，并分别与第一、第二备自投装置电连接。
83.在本实施例中，第一备自投装置还可通过第一电流互感器来判断第一发电机电源进线是否发生故障。
84.第二备自投装置还可通过第二电流互感器来判断第二发电机电源进线是否发生故障。
85.第一备自投装置和第二备自投装置还可通过第三电流互感器来判断第三电源进线是否发生故障。
86.为了更好说明示例性实施例中电源调控模块，下面结合具体示例来做进一步说明。
87.示例1该示例将结合图1来描述水电站提闸控水系统电源调控模块的一种运行方式，该运行方式为一种进线备投方式。
88.其中，厂用电系统由第三电源进线43主供；第一发电机电源进线41和第二发电机
电源进线42备供，第一备自投装置1和第二备自投装置2均充电。将第一备自投装置1和第二备自投装置2的启动时限整定配合，第一、第二备自投装置合备用电源延时分别为3秒和10秒。
89.在发生故障前，各个开关的初始状态是否为：第一开关31、第二开关32为断开，第三开关33为合闸，第四开关34、第五开关35为合闸。
90.当主供电源进线（即第三电源进线43）故障失电时，ⅰ母线51、ⅱ母线52、ⅲ母线53无压，第一备自投装置1和第二备自投装置2同时启动跳开第三开关33。第一备自投装置1经本装置“合备用电源延时”3秒合上第一开关31，ⅰ母线51、ⅱ母线52、ⅲ母线53恢复有压，第一备自投装置1备投成功。
91.因第二备自投装置2“合备用电源延时”为10秒，较第一备自投装置时限长7秒，又由于此时ⅱ母线52、ⅲ母线53已恢复有压，第二备自投装置2合第二开关32合闸脉冲不能开出，装置处于充电准备状态。
92.如第一备自投装置1备投不成功，则第二备自投装置2无压判据满足（通过第五电压互感器pt5采集母线电压上传至备自投装置进行逻辑判断），经10秒延时发出合闸脉冲合上第二开关32，i、ii、iii母线恢复有压。如在第二备自投装置2发出合闸脉冲时，第一开关31仍处于合闸位置，则由于在第二备自投装置2合第二开关32出口回路串接了第一开关31开关辅助开关接点而闭锁合闸，第二备自投装置2放电条件满足而立即放电。
93.示例2该示例将结合图1来描述水电站提闸控水系统的另一种运行方式，该方式为分段备投。
94.其中，厂用电系统由第一发电机电源进线41、第二发电机电源进线42和第三电源进线43分段独立供电，第三电源进线43为35kv电源进线；第一、第二备自投装置均充电。将第一备自投装置1和第二备自投装置2的启动时限整定配合，第一、第二备自投装置合备用电源延时分别为3秒和10秒。
95.在发生故障前，各个开关的初始状态是否为：第一开关31、第二开关32和第三开关33均为合闸，第四开关34、第五开关35为断开。
96.①
当35kv电源进线故障失电时，iii母线失电，第一备自投装置1和第二备自投装置2同时启动跳开第三开关33，第一备自投装置1经本装置“合分段延时”3秒合上第四开关34，i、ii、iii母线恢复有压，第一备自投装置1备投成功。
97.因第二备自投装置2“合分段延时”为10秒，较第一备自投装置1时限长7秒，又由于此时iii母线已恢复有压，第二备自投装置2合第五开关35合闸脉冲不能开出，第二备自投装置处于充电准备状态。
98.如第一备自投装置1备投不成功，则第二备自投装置2经10秒延时发出合闸脉冲合上第五开关35，iii母线恢复有压，第二备自投装置2备投成功。如第二备自投装置2发出合第五开关35合闸脉冲后，第四开关34仍处于合闸位置，则由于在第二备自投装置2合第五开关35出口回路串接了第四开关34开关辅助开关接点而闭锁合闸，第二备自投装置2放电条件满足而立即放电。
99.②
当第一发电机电源进线41故障失电时，i母线无压，第一备自投装置1启动跳开第一开关31，第一备自投装置1经本装置“合分段延时”3秒合上第四开关34，i母线恢复有
压，第一备自投装置1备投成功，第二备自投装置2不动作。
100.③
当第二发电机电源进线42故障失电时，ii母线无压，第二备自投装置2启动跳开第二开关32，经本装置“合分段延时”10秒合上第五开关35，ii母线恢复有压，第二备自投装置2备投成功，第一备自投装置1不动作。
101.本发明示例性实施例2中的电源调控模块具有以下特点：（一）本发明采第一备自投装置和第二备自投装置双机组合配置方式，具备进线备投和分段备投功能。
102.（二）第一备自投装置监测控制第一开关、第三开关、第四开关。第二备自投装置监测控制第二开关、第三开关、第五开关。第三开关作为公共控制对象，两套备自投装置既相互独立，又相互联系。
103.（三）本发明通过调整第一备自投装置和第二备自投装置“合备用电源延时”、“合分段延时”定值的方式，实现了两套备自投间的顺序控制动作逻辑。
104.（四）本发明通过在第一开关和第二开关合闸出口回路串接相应断路器辅助开关接点，实现两套备自投装置间的防误投电气互锁功能。
105.（五）本发明可采用接入断路器控制开关把手分闸位置信号实现手跳闭锁备自投功能，即，当运行人员手动操作开关进行分闸时，操作把手接点闭合，开出信号至备自投装置进行手跳闭锁。本发明也可采用接入断路器保护跳闸接点信号闭锁备自投动作。
106.尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。