三峽工程泄洪設施“無人值班”（少人值守）環境

王　琳　何　鵬

摘要：閘門的自動控制是水電廠自動化系統的重要組成部分。以完備的硬件結構、開放的軟件平臺、強大的應用系統為科學技術基礎，配套高效的運行管理環境和運作良好的外圍環境，三峽工程泄洪設施已經成功實現“無人值班”(少人值守)。

關鍵詞：泄洪設施；運行管理；三峽工程

長江三峽水利樞紐工程在新技術、新工藝、新產品得到廣泛運用的基礎上，創建了安全可靠的基礎自動化環境同時，也使高效的運行管理環境和動作良好的外圍環境不斷得到完善；這些都為三峽工程泄洪設施“無人值班”(少人值守)的成功實現提供了必要的現實條件。

1基礎自動化環境

1.1工程組成

泄洪壩段位于三峽大壩中部。

泄洪壩段底部，均勻分布有22孔導流底孔弧形門，22扇底孔閘門分別由22臺液壓啟閉機啟閉，6個泵站驅動，采用“4機l泵”、“3機1泵”集中傳動方式。

在導流底孔上部均勻分布(中軸線與底孔中軸線叉開)23孔泄洪深孔，23扇深孔弧門分別由23臺液壓啟閉機啟閉、由6個泵站驅動，采用“4機l泵”、“3機1泵”集中傳動方式。

在泄洪壩段上部有左、右排漂孔弧形門，左門在左導墻壩段，右門在右縱向圍堰壩段，每個弧門采用雙吊點由兩臺液壓啟閉機雙缸同步提開。

1.2閘門控制

1.2.1控制系統基本配置

泄洪壩段閘門的控制系統全部采用SIMATIC S7一400PLC，配置PS407電源，CPU選用CPU一412—2DP，配置OP系列操作面板。47扇閘門共有14個S7—400PLC的本地站和“個ET一200M遠程站。其中6個是導流底孔本地站，每站帶3個或4個遠程站；6個是泄洪深孔本地站，每站帶3個或4個遠程站。每個遠程站控制一個油缸，每個油缸帶動一扇弧門。另外2個是排漂孔本地站，不帶遠程站。

在以前的閘門控制系統中，測量閘門位置的設備是模擬量，不但需要很多接線，而且可靠性難以得到保證。三峽工程泄洪壩段閘門控制系統采用了帶有現場總線接口的旋轉編碼器來測量閘門的位置，不但可以減少現場的接線，而且數字信號傳輸技術大大提高了系統的可靠性。現地控制單元S7—400PLC主站與ET一200M從站之間的通訊接口采用Profibus一DP現場總線技術；旋轉編碼器選用德國P十F公司的帶Profibus一DP從站接口的絕對型旋轉編碼器，傳輸介質使用滿足工業環境要求的RS485接口屏蔽雙絞線。

1.2.2泄水閘系統與監控系統

三峽左岸電站計算機監控系統是通過現地控制單元LCU實現對現地設備的信息采集、監視和控制。因此，泄水閘集中控制單元LCUl9應能實時采集各現地電氣控制單元PLC的各類實時數據，例如：各種閘門開度、位置、電機、主回路運行狀態及故障報警、液壓系統運行狀態及故障報警、閘門運行狀態及故障報警以及2個排漂閘門的同步誤差等等)。

LCUl9具有以下控制功能：

(1)監控系統控制方式的設置：

遠方／集中／現地控制方式的設置；

底孔／深孔/排漂孔運行對象的設置。

(2)在集中控制方式下，監控系統通過預置閘門開度，選擇運行方式，可實現閘門自動控制。運行方式主要有：

選孔(單孔或多孔)開啟／關閉控制；

成組開啟／關閉控制。

(3)事故停機等緊急操作泄洪閘門電控系統的PLC站通過數字通信(ProfibusDP協議，光纖環網)與三峽大壩左岸電站計算機監控系統接口，其特點是：

1)拓撲結構。允許增加或減少站點，分部投入不會影響到其它站點的操作，而且保證了在一個出故障時，能自動切換成線性結構，繼續數據傳輸。

2)現地控制單元的AC450包括了所有的單點控制程序、所有的流程控制程序以及操作員站的人機接口程序。

3)上位計算機采用服務器一客戶機模式(Server—ClientMode)，服務器選用冗余結構，組態軟件選用SIMENS的WinCC組態軟件，因此，在上位計算機上能實現工程師工作站和操作員工作站的功能。

1.2.3控制方式

整套設備包括：控制系統、液壓泵站、油缸、弧門。在實際運行中，運行人員通過操作：控制系統一控制液壓泵站一驅動油缸一帶動弧門，完成開門和關門動作。

控制系統可供選擇的控制方式有：現地手動、現地檢修、現地自動、遠方集控共4種。自動、檢修、集控方式都是通過PLAC來完成。手動控制由簡化的繼電器邏輯控制。每組每次只能啟動一臺液壓啟閉機。在任何情況下都能切換到啟閉機房進行操作(啟閉機房優先)。4種方式相互連鎖。在一種方式下操作另一種萬式的按鈕和面板按鈕無效。選定一種操作后，其它操作方式的按鈕被閉鎖。

當選擇“遠方集控”時，運行人員可以通過操作員站實現遠方控制。操作員站現有4套，2套布置在左岸電站中控室內，1套布置在運行辦票室，1套布置在泄洪閘集中控制室。

2運行管理環境

2.1人員

在集中方式下可以實現的功能有：

(1)底孔閘門任一孔的開啟／關閉；

(1)底孔閘門部分或全部開啟／關閉，但必須分組分時運行，分時啟動；

(2)深孔閘門任一孔開啟／關閉到任一開度；

(3)深孔閘門部分或全部開啟／關閉到任一開度，但必須分時分組運行，分時啟動；

(4)排漂孔閘門任一孔開啟／關閉；

(5)排漂孔閘門全部開啟／關閉；

(6)在任一控制狀態下能完成弧門下滑200mm自動提升，操作員站進行監視。

因此，在無特殊情況下，泄洪壩段集控室配置2～3名運行協察員，完成泄洪壩段機電設施的現場操作、控制、定檢、定測等工作，中控室遠方監控。

在兩種情況下啟閉泄水閘門：一是當水位變化時，由梯調下令且由當班值值長批準，方可進行；二是當重大試驗或某項技術改造時，運行當班值值長下令，并派人到現場進行安全措施準備或實施操作，同時也可由運行ON—CALL人員到現場協助操作。弧門啟閉完成后須上報梯調。

職責范圍的明確，在確保精簡人員的同時兼顧了人員配置的合理性。

2.2狀態檢修

歷史數據庫系統是監控系統的一個組成部分：將原來監控系統中需要歷史保存的數據、事件和相關信息分門別類的存放在商用數據庫中，供查詢、打印或備份。對實時數據、歷史數據加以分析比照，綜合分析運行，可以進一步了解設備運行工況。

2.3工單管理

工單管理是運行管理環境中一個重要的環節。它的作用是：

(1)把日常維護從運行值班中完全分離，改由維修維護人員完成，并定期生成路線型或維護型工單，減輕了值守人員的勞動強度。

(2)運行人員發現設備缺陷，按有關規定分類登記，依輕重緩急通知各級人員。維護人員根據缺陷情況迅速作出處理方案，并在規定時間內及時處理，使設備重新恢復完好狀態，保證泄洪設施持續穩定運行。

2.4培訓與制度建設

“無規矩不成方圓”。加強制度建設，做到有章可依、違章必究，對鞏固、加強、推廣“無人值班”(少人值守)有著重要的作用。針對泄水閘設施，三峽電廠運行部首先及時制定了相應規程，如《導流底孔運行操作規程》、《深孔運行操作規程》、《排漂孔運行操作規程》、《檢修工單管理條例》等；其次，針對泄洪壩段“無人值班”(少人值守)實際情況，重新制定安全技術考核項目和指標；再次加大崗位培訓力度，實施“請進來、送出去”的培訓措施，定期測評考試，考試內容包括理論和實際操作，合格者方能有許可、巡檢、操作等的權限。

3合理充分運用EPMS

EPMS即生產管理信息系統，它有10大功能，其中設備維護管理、運行管理、技術文檔管理、安全及可靠性管理、生產信息查詢管理等5個功能，有效加強了運行與維護的聯系，實現運行維護環境與EPMS外圍環境之間數據共享。如：設備維護管理、技術文檔管理、安全可靠性管理是對。

(1)狀態檢修的具體落實和補充；運行管理模塊是對

(2)培訓與制度建設在硬件上的有效補充與完善；而實時生產信息查詢通過與電站監控系統的連接，能采集泄水閘門的實時運行數據，實現實時生產信息的共享，及時掌握設備運行工況。只要計算機聯網，維護維修人員無論身處何處都對設備情況了如指掌，對泄洪閘門的異常情況能及時、快速作出反應，迅速到達現場進行處理。

2003年6月中控室遠方發令，底孔閘門現地關閉，三峽工程成功蓄水到135m高程。迄今為止的一年多時間里，三峽工程泄洪設施在“無人值班”(少人值守)的環境中一直安全穩定運行，成功啟閉深孔、排漂孔等地的弧門多次，并經受住了長江流域桃花汛的考驗。

三峽工程泄洪設施“無人值班”(少人值守)只是三峽電站運行現狀的—角。實踐證明，創造良好的基礎自動化條件、完善的運行管理環境、有效的外圍環境，“無人值班”(少人值守)就會實現。