CN203241112U - 抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置。本实用新型目的提供一种抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，出现自由泄流时可靠迅速的发出警报。本实用新型的技术方案是：包括有控制回路和报警回路；控制回路包括继电器、控制回路电源，以及竖直固定于待测溢流坝段或临近坝段上游坝面、并依据上水库坝前水位实现通断的电极开关，所述控制回路电源一端与继电器线圈其中一端电连接，另一端串联电极开关后与继电器线圈另一端电连接；所述报警回路包括报警回路电源，该电源一端与继电器的其中一个触点簧片电连接，另一端串联报警装置后电连接至继电器的另一个触点簧片。本实用新型适用于水利水电工程中。

Description

抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于监测预报抽水蓄能电站上水库大坝发生自由泄流的警报装置，主要适用于水利水电工程中。

背景技术

抽水蓄能电站上水库大坝的泄洪设施通常设计成无闸门控制的溢流堰形式，当上水库因超抽造成坝前水位超过堰顶高程时，库水即经溢流堰面自由泄流，不但给电厂带来经济损失，同时也对消能工造成一定程度的损耗，甚至形成安全隐患。若在上水库大坝发生或即将发生自由泄流时，电厂工作人员能够及时获得预警信息，便可停止抽水，从而减少或避免经济损失。

目前国内抽水蓄能电站虽均已设有上、下水库水位测报装置，但其监测点处的水位不一定能够代表坝前水位，且多数水位测报装置的报警功能不甚完善，缺少现场报警及远程通知功能，因此有必要设计一种独立的监测预报装置，为电厂提供一个可靠、迅速的获取大坝是否发生或即将发生自由泄流的信息途径，同时也为现有常规水位测报装置在供电中断、线路损坏或传感器故障等特殊情况下提供的一种备份测报手段。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的问题，提供一种抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，出现自由泄流时能够可靠迅速的发出警报，以达到减少或避免经济损失并维护大坝安全运行的目的。

本实用新型所采用的技术方案是：抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：它包括有控制回路和报警回路；其中控制回路包括继电器、控制回路电源，以及竖直固定于待测溢流坝段或临近坝段上游坝面、并依据上水库坝前水位实现通断的电极开关，所述控制回路电源一端与继电器线圈其中一端电连接，另一端串联电极开关后与继电器线圈另一端电连接；所述报警回路包括报警回路电源，该电源一端与继电器的其中一个触点簧片电连接，另一端串联报警装置后电连接至继电器的另一个触点簧片。

所述电极开关包括固定于待测溢流坝段或临近坝段上游坝面、作为开关阴极的筒状钢制水位管，以及通过绝缘材料同轴安装于水位管内作为开关阳极的石墨棒；其中水位管底端位于溢流高程以下50cm，石墨棒底端位于溢流高程以下2cm。

所述水位管下部为开有一组钻孔的进水管段，其长度为20cm，开孔率不小于20%。

所述水位管顶端高出坝顶面10cm，且管口处设置有圆锥形风帽。

所述报警装置由相互并联后串入报警回路的声光报警模块和短信模块组成。

所述控制回路电源和报警回路电源均由变压器和连接于其输出端的整流电路组成，其输出为小于或等于36V的直流电。

所述整流电路输出端并联有锂电池组。

所述变压器包括一个初级线圈和两个次级线圈，其中初级线圈接220V交流电，两个次级线圈分别与两个整流电路电连接。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型电极开关（由石墨棒和水位管组成）两电极间的水体是电的不良导体，电阻较大，从安全及经济角度考虑不宜直接承载报警装置的工作电流，故将电极开关与报警装置布置于两个独立回路（控制回路和报警回路）内，两回路通过电磁继电器联系，其中电极开关所在的回路作为电磁继电器的输入回路（控制回路），报警装置所在的回路作为电磁继电器的输出回路（报警回路）；当抽水蓄能电站上水库坝前水位达到溢流高程时，水位管内液面同步上升并淹没石墨棒底端，连通石墨棒与水位管两极，从而闭合电极开关，控制回路导通，电磁继电器工作继而闭合报警回路，以声、光、短信等方式发出报警，提醒现场工作人员或远端相关负责人停止抽水，较之现有技术，其反馈更加可靠迅速，从而减少或避免了经济损失并维护大坝安全运行。2、当上水库坝前水位降至溢流高程以下时，水位管内液面同步下降并脱离石墨棒底端，控制回路断开，电磁继电器两个触点簧片分离，报警回路断开，报警停止；在此状态（未报警状态）下，两个回路均断开，因此耗电量极少。3、两个回路电源输出端均并联有锂电池组，作为备用电源，保证了装置在无电源情况下的正常工作。

附图说明

图1是本实用新型现场安装示意图。

图2是图1的A-A向剖面图。

图3是本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本实施例包括有相互独立的控制回路和报警回路；其中控制回路包括继电器1、控制回路电源2，以及竖直固定于待测溢流坝段或临近坝段上游坝面、用于监测坝前水位的电极开关3，所述控制回路电源2一端与继电器1线圈其中一端电连接，另一端串联电极开关3后与继电器1线圈另一端电连接；所述报警回路包括报警回路电源4，该电源一端与继电器1的其中一个触点簧片电连接，另一端串联报警装置后电连接至继电器1的另一个触点簧片；所述控制回路电源2和报警回路电源4的输出为小于或等于36V的直流电。

所述电极开关3包括固定于待测溢流坝段或临近坝段上游坝面、作为电极开关阴极的钢制水位管3-1，以及通过绝缘塑料环3-3同轴安装于水位管3-1内作为开关阳极的石墨棒3-2。

本例中，所述水位管3-1为标准DN65镀锌钢管（外径76mm，内径68mm，壁厚4mm），竖直固定于待测溢流坝段或临近坝段的上游坝面，其底端位于溢流高程以下50cm，顶端高出坝顶面10cm；水位管3-1上部为导管段，起到削减库水波浪对管内水位影响的作用，下部为开有一组钻孔的进水管段，其长度为20cm，开孔率不小于20%（面积比），以利于进水；管底不封闭，以利于排沙或漏污；水位管3-1顶端的管口处通过螺栓端子9与控制回路电源2的负极电缆电连接，以防止水位管3-1表面氧化。

为了防止雨水及杂物落入水位管3-1内，在顶端管口处设置有圆锥形风帽5。

所述石墨棒3-2为高纯石墨电极成品，直径20mm，长20cm；绝缘塑料环3-3外形为圆柱体，直径68mm（可置于DN65镀锌钢管内部），厚50mm，其圆心处钻有一个直径20mm的孔，同时在周边均匀钻有四个直径14mm的通气孔；将石墨棒3-2插入绝缘塑料环3-3上直径20mm的孔内，并用胶水固定，使石墨棒3-2两端分别外露13cm和2cm（较长一端朝下）；控制回路电源2的正极电缆通过铜帽10连接在石墨棒3-2顶端（外露2cm的那一端）；组装后的绝缘塑料环3-3和石墨棒3-2通过两颗M8×20螺栓11固定在水位管3-1内部，并控制石墨棒3-2底端位于溢流高程以下2cm，以保证库水达到溢流水位时，管内石墨棒3-2与管壁间的水体有足够的载流截面，使得通过两极间的电流足以驱动继电器1。

所述报警装置包括声光报警模块6（现场声光报警）和短信模块7（远程短信通知），两者并联后串联至报警回路中。

所述控制回路电源2和报警回路电源4均由变压器和连接于其输出端的整流电路组成，其输出为小于或等于36V的直流电。本例中，所述变压器包括一个初级线圈和两个次级线圈，其中初级线圈外接220V交流电，两个次级线圈分别与控制回路电源2和报警回路电源4的两个整流电路电连接，各整流电路的输出端均并联有锂电池组8；此时两个回路电源的工作模式可分为外接供电和内部电池（锂电池组）供电两种，其中外接供电电源由市电（AC220V）提供，通过变压器和整流电路后输出为固定电压（≤36V）的直流电；内部电池供电是利用锂电池组8具有可反复进行充放电作业而几乎无记忆效应特点，并联在整流电路的输出端后，为控制回路和报警回路提供临时备用电源。两种工作模式转换如下：当外接供电连通时，市电经降压整流后为整个电路提供工作电源，同时对锂电池组8进行充电；当外接供电断路时，锂电池组8自动转为放电模式，承担为整个电路供电的作用，存储电量能使装置持续报警2h以上。由于本装置在未报警时内部两条回路全部处于断路状态，因此日平均消耗电能极少。

本例测报装置还包括一电气箱12（位于坝顶以上的高处，并通过支架垫高5cm），所述继电器1、控制回路电源2、报警回路电源4和短信模块7均设置于该电气箱内，声光报警模块6则位于该电气箱外部；控制回路电源2的正负极电缆穿过该电气箱后伸至外部，分别与石墨棒3-2和水位管3-1电连接。

本实施例的工作原理为：当抽水蓄能电站上水库坝前水位达到溢流高程时，水位管3-1内液面同步上升并淹没石墨棒3-2底端，连通石墨棒3-2与水位管3-1两极，电极开关闭合，控制回路导通，电磁继电器1工作继而闭合报警回路，声光报警模块6和短信模块7工作，以声、光、短信等方式发出报警，提醒现场工作人员或远端相关负责人停止抽水。

Claims (8)

1.一种抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：它包括有控制回路和报警回路；其中控制回路包括继电器（1）、控制回路电源（2），以及竖直固定于待测溢流坝段或临近坝段上游坝面、并依据上水库坝前水位实现通断的电极开关（3），所述控制回路电源（2）一端与继电器（1）线圈其中一端电连接，另一端串联电极开关（3）后与继电器（1）线圈另一端电连接；所述报警回路包括报警回路电源（4），该电源一端与继电器（1）的其中一个触点簧片电连接，另一端串联报警装置后电连接至继电器（1）的另一个触点簧片。

2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：所述电极开关（3）包括固定于待测溢流坝段或临近坝段上游坝面、作为开关阴极的筒状钢制水位管（3-1），以及通过绝缘材料同轴安装于水位管（3-1）内作为开关阳极的石墨棒（3-2）；其中水位管（3-1）底端位于溢流高程以下50cm，石墨棒（3-2）底端位于溢流高程以下2cm。

3.根据权利要求2所述的抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：所述水位管（3-1）下部为开有一组钻孔的进水管段，其长度为20cm，开孔率不小于20%。

4.根据权利要求2或3所述的抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：所述水位管（3-1）顶端高出坝顶面10cm，且管口处设置有圆锥形风帽（5）。

5.根据权利要求1或2或3所述的抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：所述报警装置由相互并联后串入报警回路的声光报警模块（6）和短信模块（7）组成。

6.根据权利要求1或2或3所述的抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：所述控制回路电源（2）和报警回路电源（4）均由变压器和连接于其输出端的整流电路组成，其输出为小于或等于36V的直流电。

7.根据权利要求6所述的抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：所述整流电路输出端并联有锂电池组（8）。

8.根据权利要求6或7所述的抽水蓄能电站上水库大坝的电极开关式自由泄流测报装置，其特征在于：所述变压器包括一个初级线圈和两个次级线圈，其中初级线圈接220V交流电，两个次级线圈分别与两个整流电路电连接。

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