CN117469135A - 一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法 - Google Patents

一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，包括如下步骤：步骤一、现地控制系统对水电站排水系统进行控制，现地控制系统控制水泵启停；步骤二、当发生排水系统现地故障时，监控系统通过对水电站排水系统输出信息及状态信息进行判断处理，水电站排水系统的控制权从现地控制系统切换为监控系统远程控制；步骤三、监控系统结合水电站排水系统检测到的水位信息，控制水泵启停；步骤四、故障处理后，水电站排水系统恢复正常，监控系统退出远程控制，水电站排水系统恢复为现地自动控制状态。该方法在排水系统现地自动控制出现故障或排水控制系统水位传感器异常时，排水系统启停控制不会中断，提高了水电站排水控制的稳定性。

Description

一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法
技术领域
本发明涉及排水控制系统领域，特别涉及一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法。
背景技术
为了将厂房内的岩体渗水、水电机组渗水及检修流道排水排出厂外，水电站通常设置了厂房渗漏排水和机组检修排水系统。除自流排水外，厂房排水采用水泵抽排方式，需要配置相应的排水泵(通常为两台及以上)及控制系统，当集水井水位上涨到一定高程后水泵自动启动排水，当水位下降至设计低水位时，水泵自动停止运行。现有的水电站排水控制系统，若电站发生水淹厂房情况，厂房排水流量受排水泵的控制所限，或排水系统因信号控制故障不能及时启动，将不能快速排空电站厂房内积水，若厂房内水位上涨导致排水泵电机或控制设备被淹，水泵将停止运行，机组设备将无法正常运行，可能会导致事故的不断扩大，出现水淹电站甚至更大事故。
常规水电站排水控制系统及方法，主要以现地自动控制为主，例如CN115597679A公开的一种水电站防水淹保护系统及灌溉取水管监测系统。一般的现地自动控制系统包括排水系统现场传感器、PLC信号采集控制模块、外部通信接口模块及配套自动化元器件等，所述排水系统现场传感器包括有水位模拟量及水位开关量传感器，所述PLC信号采集控制模块包括有水位状态输入输出部分、水泵启停控制输出信息，所述外部通信接口模块包括有有信息传输控制及通信接口控制读取信息等，所述配套自动化元器件包括有排水控制系统所需的电源、接触器、断路器等。为了保证排水现地自动控制的可靠行，水电站通常设置了不同种类的水位传感器，配合排水系统PLC逻辑进行启停排水泵控制。
但现有排水系统存在现地PLC故障及排水系统水位传感器卡死等情况下无法控制的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，在排水系统现地自动控制出现故障或排水控制系统水位传感器异常时，排水系统启停控制不会中断，提高了水电站排水控制的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，包括如下步骤：
步骤一、现地控制系统对水电站排水系统进行控制，结合水电站排水系统的现场传感器检测到的水位信息，现地控制系统控制水泵启停；
步骤二、当发生排水系统现地故障时，监控系统通过对水电站排水系统输出信息及状态信息进行判断处理，确认排水系统现地控制系统故障数据，水电站排水系统的控制权从现地控制系统切换为监控系统远程控制；
步骤三、监控系统结合水电站排水系统检测到的水位信息，控制水泵启停；
步骤四、故障处理后，水电站排水系统恢复正常，监控系统退出远程控制，水电站排水系统的控制权从监控系统切换为现地控制系统，水电站排水系统恢复为现地自动控制状态。
优选的方案中，所述步骤一中，当现场传感器检测到当前水位大于启泵水位h1时，现地控制系统发送指令，启动水泵，当前水位到达停泵水位h2时，现地控制系统发送指令，停止水泵。
优选的方案中，所述步骤二中，排水故障通过现地控制系统fPLC故障报警和水位控制偏差fh异常报警进行判断，具体判断方法如下：
现地控制系统fPLC故障报警逻辑为：PLC故障报警次数n大于报警限制值n0且报警持续时间Tt大于故障报警时间阈值Tp0，即n>no且Tt>Tp0，此时fPLC(x)＝1；
水位控制fh偏差异常报警逻辑为：时间段内不同的水位传感器水位偏差值大于偏差阈值h0，即Δfh＝|fh1-fh2|>h0，且报警持续时间Tt大于水位偏差报警时间阈值Th0，即Δfh＝|fh1-fh2|>h0且Tt>Th0，此时fh(x)＝1；
排水故障Flf逻辑判断为：Flf(x)＝f(p,h)＝max(fPLC(x),fh(x))，当现地控制系统fPLC故障报警或水位控制fh偏差异常报警任一出现时，Flf(x)为1，此时，水电站排水系统的控制权从现地控制系统切换为监控系统远程控制。
优选的方案中，所述步骤二中，排水系统控制权分为排水系统现地自动控制C(x)与监控系统远程控制A(x)，正常无故障情况下C(x)为1，且以现地自动控制C(x)优先，排水系统控制Cps(x)切换逻辑为：
排水系统现地故障时，即当Flf(x)＝1时，C(x)＝0，则排水系统控制Cps(x)切换为监控系统远程控制A(x)，此时Cps(x)＝A(x)。
优选的方案中，所述步骤四中，监控系统退出远程控制逻辑为：判断时段内水位正常变化、现地控制系统信号传输正常且报警信号fPLC(x)已经复归，即：Flf(x)＝0，fh(x)＝0，Δfh＝|fh1-fh2|<h0，表明排水系统现地自动控制C(x)已恢复正常，排水系统控制Cps(x)切换为现地自动控制C(x)，此时Cps(x)＝C(x)。
本发明提供的一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，具有以下有益效果：
1、该方法通过现地故障判断、监控系统接管排水系统现地控制，系统控制权切换等逻辑，进行故障情况下的排水系统远程控制，确认排水系统控制恢复正常后，监控系统退出远程控制排水系统，排水系统恢复现地自动控制。在异常情况下，通过电站监控系统远程启停控制，提高了排水系统控制动态行为可控性。
2、与传统水电站排水控制系统及方法相比，该方法实现了电站监控系统远程监视、控制排水系统更可靠、高效的功能，达到了排水系统启停控制不会中断的效果，提高了水电站排水控制的稳定性，以进一步优化排水系统的性能和控制策略，从而提高水电站防水淹厂房能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明的控制系统的控制框图；
图3为本发明的控制流程图；
图4为现地控制系统的控制流程图；
图5为水电站排水系统现场排水水位示意图；
具体实施方式
结合图1~图5对本发明具体实施方式进一步详细说明。
如图1～3所示，一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，包括如下步骤：
步骤一、现地控制系统对水电站排水系统进行控制，结合水电站排水系统的现场传感器检测到的水位信息，现地控制系统控制水泵启停。
如图4所示，当现场传感器检测到当前水位大于启泵水位h1时，现地控制系统发送指令，启动水泵，当前水位到达停泵水位h2时，现地控制系统发送指令，停止水泵。
在本实施例中，h1为39米，h2为29米，如图5所示，水位在h1和h2之间震荡。
步骤二、当发生排水系统现地故障时，监控系统通过对水电站排水系统输出信息及状态信息进行判断处理，包括去除噪声、报警延时确认，确认排水系统现地控制系统故障数据，水电站排水系统的控制权从现地控制系统切换为监控系统远程控制。
本实施例中，考虑到现场水位传感器检测精度因素，需对水位信号去除噪声，排除水位传感器短暂的信号毛刺及跳变现象，以确保信号稳定可靠，通常做法是：相邻时间段内水位信号是连续的，即同一水位传感器相邻时段水位信号偏差值不高于水位变化阈值hn0，即Δfhn＝|fhn1-fhn2|≤hn0，水位信号是真实可信的，信号可作为监控系统输入信号；若出现水位传感器相邻时段水位信号偏差值大于阈值，即Δfhn＞hn0，表明水位信号存在毛刺或跳变现象，该时段信号不可信，需舍弃该时段信号。
本实施例中，为避免监控系统因受故障信号报警瞬时的误报导致监控系统启停排水泵，需对排水现地控制系统发出的故障报警信号进行延时确认处理，通过信号逻辑处理，以保证信号报出可靠性，通常做法是：故障信号持续报警时间Tt大于延时阈值td，即Tt>td，且该时段内故障信号一直存在，即Flf(x)＝1，监控系统需对水泵进行远程控制；否则，若报警为瞬时报出后立即复归，即认为报警信号为误报，监控系统无需对水泵进行控制。
在本实施例中，现地控制系统为PLC控制模块，排水故障通过现地控制系统fPLC故障报警和水位控制偏差fh异常报警进行判断，具体判断方法如下：
现地控制系统fPLC故障报警逻辑为：PLC故障报警次数n大于报警限制值n0且报警持续时间Tt大于故障报警时间阈值Tp0，即n>no且Tt>T p0，此时fPLC(x)＝1；
水位控制fh偏差异常报警逻辑为：时间段内不同的水位传感器水位偏差值大于偏差阈值h0，即Δfh＝|fh1-fh2|>h0，且报警持续时间Tt大于水位偏差报警时间阈值Th0，即Δfh＝|fh1-fh2|>h0且Tt>Th0，此时fh(x)＝1；
排水故障Flf逻辑判断为：Flf(x)＝f(p,h)＝max(fPLC(x),fh(x))，当现地控制系统fPLC故障报警或水位控制fh偏差异常报警任一出现时，Flf(x)为1，此时，水电站排水系统的控制权从现地控制系统切换为监控系统远程控制。
排水系统控制权分为排水系统现地自动控制C(x)与监控系统远程控制A(x)，正常无故障情况下C(x)为1，且以现地自动控制C(x)优先，排水系统控制Cps(x)切换逻辑为：
排水系统现地故障时，即当Flf(x)＝1时，C(x)＝0，则排水系统控制Cps(x)切换为监控系统远程控制A(x)，此时Cps(x)＝A(x)。
步骤三、监控系统结合水电站排水系统检测到的水位信息，控制水泵启停。与步骤一相同，当现场传感器检测到当前水位大于启泵水位h1时，监控系统发送指令，启动水泵，当前水位到达停泵水位h2时，监控系统发送指令，停止水泵，确保电站内积水及时排出。
步骤四、故障处理后，水电站排水系统恢复正常，监控系统收到排水系统现地控制故障复归信号后，确认排水系统控制正常后，包括水位正常变化、现地控制系统PLC信号正常刷新以及报警信号复归，监控系统退出远程控制，水电站排水系统的控制权从监控系统切换为现地控制系统，水电站排水系统恢复为现地自动控制状态，排水系统根据现地自动控制逻辑，进行排水现地自动控制。
监控系统退出远程控制逻辑为：判断时段内水位正常变化、现地控制系统信号传输正常且报警信号fPLC(x)已经复归，即：Flf(x)＝0，fh(x)＝0，Δfh＝|fh1-fh2|<h0，表明排水系统现地自动控制C(x)已恢复正常，排水系统控制Cps(x)切换为现地自动控制C(x)，此时Cps(x)＝C(x)。
该方法通过现地故障判断、监控系统接管排水系统现地控制，系统控制权切换等逻辑，进行故障情况下的排水系统远方控制，确认排水系统控制恢复正常后，监控系统退出远方控制排水系统，排水系统恢复现地自动控制。在异常情况下，通过电站监控系统远程启停控制，提高了排水系统控制动态行为可控性。
与传统水电站排水控制系统及方法相比，该方法实现了电站监控系统远程监视、控制排水系统更可靠、高效的功能，达到了排水系统启停控制不会中断的效果，提高了水电站排水控制的稳定性，以进一步优化排水系统的性能和控制策略，从而提高水电站防水淹厂房能力。

Claims (5)

1.一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、现地控制系统对水电站排水系统进行控制，结合水电站排水系统的现场传感器检测到的水位信息，现地控制系统控制水泵启停；
步骤二、当发生排水系统现地故障时，监控系统通过对水电站排水系统输出信息及状态信息进行判断处理，确认排水系统现地控制系统故障数据，水电站排水系统的控制权从现地控制系统切换为监控系统远程控制；
步骤三、监控系统结合水电站排水系统检测到的水位信息，控制水泵启停；
步骤四、故障处理后，水电站排水系统恢复正常，监控系统退出远程控制，水电站排水系统的控制权从监控系统切换为现地控制系统，水电站排水系统恢复为现地自动控制状态。
2.根据权利要求1所述的一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，其特征在于，所述步骤一中，当现场传感器检测到当前水位大于启泵水位h1时，现地控制系统发送指令，启动水泵，当前水位到达停泵水位h2时，现地控制系统发送指令，停止水泵。
3.根据权利要求1所述的一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，其特征在于，所述步骤二中，排水故障通过现地控制系统fPLC故障报警和水位控制偏差fh异常报警进行判断，具体判断方法如下：
现地控制系统fPLC故障报警逻辑为：PLC故障报警次数n大于报警限制值n0且报警持续时间Tt大于故障报警时间阈值Tp0，即n>no且Tt>Tp0，此时fPLC(x)＝1；
水位控制fh偏差异常报警逻辑为：时间段内不同的水位传感器水位偏差值大于偏差阈值h0，即Δfh＝|fh1-fh2|>h0，且报警持续时间Tt大于水位偏差报警时间阈值Th0，即Δfh＝|fh1-fh2|>h0且Tt>Th0，此时fh(x)＝1；
排水故障Flf逻辑判断为：Flf(x)＝f(p,h)＝max(fPLC(x),fh(x))，当现地控制系统fPLC故障报警或水位控制fh偏差异常报警任一出现时，Flf(x)为1，此时，水电站排水系统的控制权从现地控制系统切换为监控系统远程控制。
4.根据权利要求3所述的一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，其特征在于，所述步骤二中，排水系统控制权分为排水系统现地自动控制C(x)与监控系统远程控制A(x)，正常无故障情况下C(x)为1，且以现地自动控制C(x)优先，排水系统控制Cps(x)切换逻辑为：
排水系统现地故障时，即当Flf(x)＝1时，C(x)＝0，则排水系统控制Cps(x)切换为监控系统远程控制A(x)，此时Cps(x)＝A(x)。
5.根据权利要求4所述的一种远程启停水泵的水电站排水系统监控方法，其特征在于，所述步骤四中，监控系统退出远程控制逻辑为：判断时段内水位正常变化、现地控制系统信号传输正常且报警信号fPLC(x)已经复归，即：Flf(x)＝0，fh(x)＝0，Δfh＝|fh1-fh2|<h0，表明排水系统现地自动控制C(x)已恢复正常，排水系统控制Cps(x)切换为现地自动控制C(x)，此时Cps(x)＝C(x)。
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