CN115012369A - 一种小型水电站闸门防误方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型水电站闸门防误方法及系统。所述方法包括：通过对各闸门电动机回路电流监测，结合引入系统的各类模拟量和开关量，判断闸门当前的运行或动作过程中是否存在错误(高水位时未动闸、检修状态误开闸、正常运行误关闸、出现故障强动闸、冲水不够误动闸、缺相状态仍动闸、动作到位未停闸)。在水电站、输引水工程等的闸门中，闸门系统众多，为防止人为失误或设备故障，造成闸门误动、应动未动、应停未停等情况，通过上述技术手段及时发现问题，终止设备动作过程，可以避免发生安全事故和经济损失。

Description

一种小型水电站闸门防误方法及系统

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，更具体地，涉及一种小型水电站闸门防误方法及系统。

背景技术

小型水电站生产过程中一般包括泄洪冲闸、渠道或隧洞进水闸、前池进水闸等，虽然各自的功能不同，但都有一个共同点，就是通过电动启闭机的运转，带动闸门动作，控制相应断面的水流通断。现有的控制系统一般采用人为操作或微机监控，根据行程开关，压力传感器等反馈信号，实行闸门系统自动控制。但如果出现人为误操作，误开或误关闸门，可能为影响生产或造成安全事故。自动控制时由于元件自身故障(比如实际行程到位但行程开关未动作、闸门脱轨卡阻、电气接点粘连等)导致闸门系统在应当停止时未停止，也会引发安全事故，造成经济损失。

发明内容

提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。本发明是一种小型水电站闸门防误方法及系统，通过对闸门系统的监测，及时发现闸门动作过程的问题，防止禁动已动、应动未动，应停未停情况，及时发现故障并告警，通过人为的干预处置，将问题消除在初期状态，最大限度的避免人员伤亡或经济损失。

本发明具体采用如下技术方案：

根据本发明的第一方案，提供一种小型水电站闸门防误方法，所述方法包括：在取水口闸门前水位信号大于等于预设阈值的情况下，发出第一警报信号，并判断在预设的第一延时后的取水口闸门前水位信号是否大于等于预设阈值，若是，则在各闸门没有任何一个电动机回路出现动作电电流及行程开关也未变化的情况下，发出开闸门指令，以开启其中至少一道闸门；通过前池闸门或机组主阀电动机回路的开关量检测蜗壳进人门、尾水进人门的开关状态，并同时确定是否接收到闸门检修信号，在存在蜗壳进人门和尾水进人门开启状态和/或接收到闸门检修信号时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常开闸门动作电流，则断开闸门动作电气回路，终止闸门动作，并发出第二警报信号。

根据本发明的第二方案，提供一种小型水电站闸门防误系统，所述系统包括多个水位传感器、多个电流互感器以及处理器，所述多个水位传感器用于检测对应闸前水位信号并馈送至所述处理器，所述多个电流互感器用于检测对应电动机回路电流并馈送至所述处理器，所述处理器被配置为：在取水口闸门前水位信号大于等于预设阈值的情况下，发出第一警报信号，并判断在预设的第一延时后的取水口闸门前水位信号是否大于等于预设阈值，若是，则在各闸门没有任何一个电动机回路出现动作电电流及行程开关也未变化的情况下，发出开闸门指令，以开启其中至少一道闸门；通过前池闸门或机组主阀电动机回路的开关量检测蜗壳进人门、尾水进人门的开关状态，并同时确定是否接收到闸门检修信号，在存在蜗壳进人门和尾水进人门开启状态和/或接收到闸门检修信号时，若前池闸门可机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常开闸门动作电流，则断开闸门动作电气回路，终止闸门动作，并发出第二警报信号。

根据本发明各实施例所述的小型水电站闸门防误方法及系统，利用电流互感器监测闸门系统电动机的回路电流，同时收集闸门系统的开关量和模拟量，以及相邻设备的状态开关量等，通过对回路电流大小、持续时间、及相邻设备工作状态，判断各闸门系统中是否存在禁动已动、应动未动，应停未停或动作过程不正确等情况，一旦存在及时发出相应命令或警报，通过人为干预，终止动作进程，防止安全事故发生。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1示出了根据本发明实施例的一种小型水电站闸门防误方法的流程图。

图2示出了根据本发明实施例的一种小型水电站闸门防误方法的流程图。

图3示出了根据本发明实施例的一种小型水电站闸门防误系统的结构简图。

图4示出了根据本发明实施例的电动机的控制电路图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。

本发明实施例提供一种小型水电站闸门防误方法，可以防高水位时未动闸以及防检修状态误开闸。其中，防高水位时未动闸可以按照如图1所示的流程来实现。首先在步骤S101，获取取水口闸门前水位信号。其中，取水口闸门前水位信号可以通过水位传感器进行采集。

步骤S102，判断取水口闸门前水位信号是否大于等于预设阈值。需要说明的是，预设阈值根据实际情况来确定，其一般是一个点值。

在取水口闸门前水位信号小于预设阈值的情况下，回到步骤S101，重新获取取水口闸门前水位信号，并再次执行如步骤S102所述的判断步骤，以此实时地对取水口闸门前水位信号进行监测，防止高水位时未动闸的情况发生。

在取水口闸门前水位信号大于等于预设阈值的情况下，执行步骤S103，发出第一警报信号。第一警报信号用于指示取水口闸门前水位信号过高，需要泄洪，由工作人员进行操作泄洪。

随后执行步骤S104，判断在预设的第一延时后的取水口闸门前水位信号是否大于等于预设阈值。该预设阈值与步骤S102所述的预设阈值是同一阈值。预设的第一延时设置的目的在于为工作人员提供相应的讨论和操作时间。操作包括打开对应闸门，或者采用其他方式引水等。工作人员也可在此时增加预设的第一延时的时长，以确定泄洪方式或者给其他泄洪方式预留时间。

若否，表明取水口闸门前水位过高的问题得以解决，则回到步骤S101，重新获取取水口闸门前水位信号，并再次执行如步骤S102所述的判断步骤，以此实时地对取水口闸门前水位信号进行监测，防止高水位时未动闸的情况发生。

若是，执行步骤S105，在各闸门没有任何一个电动机回路出现动作电电流及行程开关也未变化的情况下，发出开闸门指令，以开启其中至少一道闸门。在该种情况下，表明当前工作人员并没有接收到第一报警信号，或者在接收到第一报警信号没有及时处理，此时则按照预设的方案，开闸泄洪来处理取水口闸门前水位信号过高的问题。因此，发出开闸门指令，控制对应电动机工作，以开启其中至少一道闸门，防止安全事故发生。

防检修状态误开闸可以按照如图2所示的流程来实现。

如图2所示，在步骤S201，通过前池闸门或机组主阀电动机回路的开关量检测蜗壳进人门、尾水进人门的开关状态。

步骤S202，判断蜗壳进人门或尾水进人门是否打开。

步骤S203，判断是否接收到闸门检修信号。

若步骤S202与步骤S203其中任意一个步骤为是，则执行步骤204，判断电动机回路是否出现正常开闸门动作电流，若是则执行步骤S205，断开闸门动作电气回路，终止闸门动作，并发出第二警报信号，若否，则回到步骤S201。所述第二警报信号用于提示检修状态误开闸操作。

若步骤S202与步骤S203均为否，则回到步骤S201。需要说明的是上述步骤S202与步骤S203之间没有关联，在实际应用时，两者的顺序可以不分先后，即可以先执行步骤S202再执行步骤S203或者先执行步骤S203再执行步骤S202或者两个步骤同时执行。本发明实施例此处仅仅只是示例，不应当理解为对本发明的限制。

通过上述流程，可以有效防止安全事故发生。

在一些实施例中，所述方法还包括：根据对应机组的转速、导叶开度确定对应设备处理运行状态，在对应设备处于运行状态下时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常关闸门动作电流，或闸门全开信号消失，则发出第三警报信号。所述第三警报信号用于提醒工作人员可能误操作(正常运行误关闸)，防止损坏设备。

在一些实施例中，所述方法还包括：闸门启动状态下，在回路电流突然增大，接近堵转电流，并持续一定时间仍然存在的情况下，发出指令断开电气回路，终止动作命令，并同时发出第四警报信号。所述第四警报信号用于提醒工作人员“闸门出现卡阻”，以防出现卡阻强动闸，避免设备的损坏。

在一些实施例中，所述方法还包括：根据闸门动作过程中电动机回路电流确定动作电流持续时间，在所述动作电流持续时间超过预设冲水时间后，发出第五警报信号，并在预设的第二延时后发出指令以断开电气回路，终止闸门动作。所述第五警报信号用于提醒工作人员“冲水未平压”，以防冲水不够误动闸，避免安全事故的发生。

在一些实施例中，所述方法还包括：获取闸门动作过程中电动机回路电流，在所述闸门动作过程中电动机回路电流中的其中两相电流大于等于正常动作值，一相电流为零的情况下，发出第六警报信号，并在预设的第三延时后发出指令以断开电气回路。所述第六警报信号用于提醒工作人员“电机缺相”，以防缺相状态仍动闸。预设的第三延时一般很短，时间为几秒，例如两秒、三秒、五秒等等。本发明实施例对此不作具体限制。

在一些实施例中，所述方法还包括：通过对闸门动作过程中电动机回路电流监测，记录动作电流持续时间，当电流持续时间超过正常开户或关闭时间后发出警报“闸门动作超时”，一定延时后发出指令断开电气回路，终止闸门动作，以防闸门到位未停闸，进而防止损坏设备。

本发明实施例还提供一种小型水电站闸门防误系统。所述系统包括多个水位传感器、多个电流互感器以及处理器，所述多个水位传感器用于检测对应闸前水位信号并馈送至所述处理器，所述多个电流互感器用于检测对应电动机回路电流并馈送至所述处理器，所述处理器被配置为：在取水口闸门前水位信号大于等于预设阈值的情况下，发出第一警报信号，并判断在预设的第一延时后的取水口闸门前水位信号是否大于等于预设阈值，若是，则在各闸门没有任何一个电动机回路出现动作电电流及行程开关也未变化的情况下，发出开闸门指令，以开启其中至少一道闸门；通过前池闸门或机组主阀电动机回路的开关量检测蜗壳进人门、尾水进人门的开关状态，并同时确定是否接收到闸门检修信号，在存在蜗壳进人门和尾水进人门开启状态和/或接收到闸门检修信号时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常开闸门动作电流，则断开闸门动作电气回路，终止闸门动作，并发出第二警报信号。

需要说明的是，处理器可以是包括一个以上通用处理设备的处理设备，诸如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等。更具体地，处理器可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、运行其他指令集的处理器或运行指令集的组合的处理器。处理器还可以是一个以上专用处理设备，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、片上系统(SoC)等。

处理器可以通信地耦合到存储器并且被配置为执行存储在其上的计算机可执行指令，以执行根据本发明各个实施例的小型水电站闸门防误方法。

在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为根据对应机组的转速、导叶开度确定对应设备处理运行状态，在对应设备处于运行状态下时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，或闸门全开信号消失，电动机回路出现正常关闸门动作电流，则发出第三警报信号。

在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为闸门启动状态下，在回路电流突然增大，接近堵转电流，并持续一定时间仍然存在的情况下，发出指令断开电气回路，终止动作命令，并同时发出第四警报信号。

在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为根据闸门动作过程中电动机回路电流确定动作电流持续时间，在所述动作电流持续时间超过预设冲水时间后，发出第五警报信号，并在预设的第二延时后发出指令以断开电气回路，终止闸门动作。

在一些实施例中，所述处理器被进一步配置为获取闸门动作过程中电动机回路电流，在所述闸门动作过程中电动机回路电流中的其中两相电流大于等于正常动作值，一相电流为零的情况下，发出第六警报信号，并在预设的第三延时后发出指令以断开电气回路。

图3示出了根据本发明实施例的一种小型水电站闸门防误系统的结构简图。如图3所示，电流互感器301将检测到的对应电动机回路电流信号馈送至电流变送器302，电流变送器302直接将对应电动机回路电流信号(被测主回路交流电流或者直流电流)转换成按线性比例输出的DC4～20mA(通过250Ω电阻转换DC 1～5V或通过500Ω电阻转换DC2～10V)恒流环标准信号，然后馈送至第一A/D转换模块303将对应信号转换为数字信号后馈送至处理器304。水位传感器305将检测到的闸前水位信号馈送至第二A/D转换模块306将对应信号转换为数字信号后馈送至处理器304。各类开关量输入通过第一I/O电隔离器307后馈送至所述处理器304。各类开关量输入至少包括前池闸门电动机回路的开关量输入。因此，根据如上描述的各个电子元件的连接方式，处理器304至少可以获取到电动机回路电流信号、闸前水位信号以及各类开关量输入等信号，在获取到上述各个信号，处理器304可以执行本发明各个实施例所述的小型水电站闸门防误方法，以实现相关报警以及安全操作。示例性的，可以通过设置显示器键盘308键入相关控制参数。控制参数主要包括有判断取水口闸门前水位信号是否过高的预设阈值、预设的第一延时、预设的第二延时以及预设的第三延时等等。处理器304可以通过RS485通讯至微机监控系统，向微机监控系统发出各个报警信号，以提醒相关的失误操作。其中，所述微机监控系统一般设置在对应的闸门监控室内，微机监控系统具体指的是至少具备显示功能的现有设备。处理器304可以通过第二I/O电隔离器309向各个出口继电器310发出控制信号以控制相关电动机回路执行对应的操作。例如，处理器304通过第二I/O电隔离器309向各个出口继电器310发出开闸门指令，以开启其中至少一道闸门等等。仅作为参考，电动机的一个控制电路图如图4所示。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的发明的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的发明的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims (10)

1.一种小型水电站闸门防误方法，其特征在于，所述方法包括：

在取水口闸门前水位信号大于等于预设阈值的情况下，发出第一警报信号，并在预设的第一延时后判定取水口闸门前水位信号是否大于等于预设阈值，若是，则在各闸门没有任何一个电动机回路出现动作电电流或行程开关变化的情况下，发出开闸门指令，以开启其中至少一道闸门；

在前池闸门或机组主阀电动机回路的监测回路引入对应机组蜗壳进人门、尾水进人门开关状态的开关量，以及是否接收到闸门检修信号的开关量，在对应机组存在蜗壳进人门和尾水进人门开启状态和/或接收到闸门检修信号时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常开闸门动作电流，则断开前池闸门或机组主阀动作电气回路，终止闸门动作，并发出第二警报信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对应机组的转速、导叶开度确定对应设备处理运行状态的开关量，在对应设备处于正常运行状态下时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常关闸门动作电流，或前池闸门全开信号消失，则发出第三警报信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括机组：闸门(或机组主阀)启动状态下，在回路电流突然增大，接近堵转电流，并持续一定时间仍然存在的情况下，发出指令断开电气回路，终止动作命令，并同时发出第四警报信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据前池闸门动作过程中电动机回路电流确定动作电流持续时间，在所述动作电流持续时间超过预设冲水时间后，发出第五警报信号，并在预设的第二延时后发出指令以断开电气回路，终止闸门动作。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取闸门动作过程中电动机回路电流，在所述闸门动作过程中电动机回路电流中的其中两相电流大于等于正常动作值，一相电流为零的情况下，发出第六警报信号，并在预设的第三延时后发出指令以断开电气回路。

6.一种小型水电站闸门防误系统，其特征在于，所述系统包括多个水位传感器、多个电流互感器以及处理器，所述多个水位传感器用于检测对应闸前水位信号并馈送至所述处理器，所述多个电流互感器用于检测对应电动机回路电流并馈送至所述处理器，所述处理器被配置为：

在取水口闸门前水位信号大于等于预设阈值的情况下，发出第一警报信号，并判断在预设的第一延时后的闸门前水位信号是否大于等于预设阈值，若是，则在各闸门没有任何一个电动机回路出现动作电电流及行程开关也未变化的情况下，发出开闸门指令，以开启其中至少一道闸门；

通过前池闸门或机组主阀电动机回路的开关量检测蜗壳进人门、尾水进人门的开关状态，并同时确定是否接收到闸门检修信号，在对应机组存在蜗壳进人门和尾水进人门开启状态和/或接收到闸门检修信号时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常开闸门动作电流，则断开闸门动作电气回路，终止闸门动作，并发出第二警报信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置为根据对应机组的转速、导叶开度确定对应设备处理运行状态，在对应设备处于运行状态下时，若前池闸门或机组主阀接触器动作，电动机回路出现正常关闸门动作电流，或闸门全关信号消失，则发出第三警报信号。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置为闸门启动状态下，在回路电流突然增大，接近堵转电流，并持续一定时间仍然存在的情况下，发出指令断开电气回路，终止动作命令，并同时发出第四警报信号。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置为根据闸门动作过程中电动机回路电流确定动作电流持续时间，在所述动作电流持续时间超过预设冲水时间后，发出第五警报信号，并在预设的第二延时后发出指令以断开电气回路，终止闸门动作。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置为获取闸门动作过程中电动机回路电流，在所述闸门动作过程中电动机回路电流中的其中两相电流大于等于正常动作值，一相电流为零的情况下，发出第六警报信号，并在预设的第三延时后发出指令以断开电气回路。

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