一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统技术方案

一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统，包括防护坝体，防护坝体一侧设有排水廊道，排水廊道内设有集水井和排水泵，集水井内设有液位传感器和液位开关，液位传感器与隔离变送器电连接，隔离变送器和PLC控制器输入端电连接，PLC控制器输出端与排水泵控制继电器电连接，液位开关通过液位控制电路与排水泵控制继电器电连接。通过将液位传感器与隔离变送器连接，隔离变送器将液位传感器信号分为模拟量和开关量分别送至PLC控制器，当模拟量和开关量任意一个故障失效时，使用另外一个都可以正常控制排水系统工作，同时，设置有液位开关，通过液位开关也可控制排水泵启停，实现了多充冗余控制。了多充冗余控制。了多充冗余控制。

【技术实现步骤摘要】
一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统


[0001]本技术涉及水电站设备领域，特别是一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统。

技术介绍

[0002]防护坝位于坝体上游，与大坝共同拦挡三峡库水，包括拦挡库水的防护坝和排放防护坝背水面茅坪溪流域水量的泄水建筑物，是水利枢纽的重要组成部分。
[0003]防护坝排水电控系统由动力电源柜、PLC控制柜、水位变送器等几部分组成，控制设备包括廊道排水泵。电控系统独立于其他系统，无信号输出至电站监控系统。排水泵的集水井各安装有水位模拟量传感器，通过模拟量转化为液位来对排水泵进行控制。
[0004]液位计模拟量传感器在进行水位感测时，传感模块随着液位高低不同输出电压不同，水位高低变化使得受力不同，模拟量传感器容易故障，当传感器故障时无法启动排水泵，另外当PLC出现故障时也无法启动。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是提供一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统，能够通过模拟量和开关量多种模式控制排水系统，防止出现故障时系统失效。
[0006]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：
[0007]一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统，包括防护坝体，防护坝体一侧设有排水廊道，排水廊道内设有集水井和排水泵，集水井内设有液位传感器和液位开关，液位传感器与隔离变送器电连接，隔离变送器和PLC控制器输入端电连接，PLC控制器输出端与排水泵控制继电器电连接，液位开关通过液位控制电路与排水泵控制继电器电连接。
[0008]上述的隔离变送器分为变送器模拟量模块和变送器开关量模块，变送器模拟量模块与模拟量输入模块输入端电连接，变送器开关量模块和PLC控制器的开关量输入端电连接。
[0009]上述的变送器开关量模块内设有三个开关，分别为报警值开关、启泵值开关和停泵值开关。
[0010]上述的PLC控制器输出端设有电连接的液位报警灯。
[0011]上述的液位开关与液位控制电路连接结构为：液位开关内设有三个开关，分别为液位过高开关、液位高开关和液位低开关，其中液位高开关和液位低开关串联后与排水泵控制继电器电连接，排水泵控制继电器的辅助开点与液位高开关并联连接，液位过高开关和液位报警灯电连接。
[0012]上述的PLC控制器与HMI人机交互触摸屏电连接。
[0013]本技术提供的一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统，通过将液位传感器与隔离变送器连接，隔离变送器将液位传感器信号分为模拟量和开关量分别送至PLC控制器，当模拟量和开关量任意一个故障失效时，使用另外一个都可以正常控制排水系
统工作，同时，设置有液位开关，通过液位开关也可控制排水泵启停，实现了多充冗余控制。
附图说明
[0014]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：
[0015]图1为本技术的结构布置图一；
[0016]图2为本技术的结构布置图二；
[0017]图3为本技术的电气连接示意图；
[0018]图4为PLC输入部分局部放大图；
[0019]图5为PLC输出部分局部放大图；
[0020]图6为本技术的控制逻辑图；
[0021]图7为设定开关值顺序关系。
[0022]图中：防护坝体1、排水廊道2、液位传感器3、液位开关4、排水泵5、PLC控制器6、模拟量输入模块61、隔离变送器7、变送器模拟量模块71、变送器开关量模块72、HMI人机交互触摸屏8、液位报警灯9、排水泵控制继电器10、集水井11。
具体实施方式
[0023]如图1
‑
图5中所示，一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统，包括防护坝体1，防护坝体1一侧设有排水廊道2，排水廊道2内设有集水井11和排水泵5，集水井11内设有液位传感器3和液位开关4，液位传感器3与隔离变送器7电连接，隔离变送器7和PLC控制器6输入端电连接，PLC控制器6输出端与排水泵控制继电器10电连接，液位开关4通过液位控制电路与排水泵控制继电器10电连接，通过隔离变送器7将信号转化为模拟量和开关量，两路信号供PLC控制器6读取，可防止一路信号出现故障，另外一路依然能够起到控制作用，液位开关4通过常规控制电路也可控制排水，达到了多层冗余控制效果。
[0024]如图4中所示，上述的隔离变送器7分为变送器模拟量模块71和变送器开关量模块72，变送器模拟量模块71与模拟量输入模块61输入端电连接，变送器开关量模块72和PLC控制器6的开关量输入端电连接。
[0025]如图4中所示，上述的变送器开关量模块72内设有三个开关，分别为报警值开关、启泵值开关和停泵值开关，
[0026]如图5中所示，上述的PLC控制器6输出端设有电连接的液位报警灯9。
[0027]上述的PLC控制器6与HMI人机交互触摸屏8电连接，可以它通过HMI人机交互触摸屏8设定各模拟量或开关值大小。
[0028]如图5中所示，上述的液位开关4与液位控制电路连接结构为：液位开关4内设有三个开关，分别为液位过高开关、液位高开关和液位低开关，其中液位高开关和液位低开关串联后与排水泵控制继电器10电连接，排水泵控制继电器10的辅助开点与液位高开关并联连接，液位过高开关和液位报警灯9电连接，通过液位高开关和液位低开关串联，当水位高于液位高开关时，KA1接通，水泵启动，同时KA1辅助开点并联在液位高开关上形成自锁，等到液位低时，KA1失电断开，当水位高于液位过高开关时，液位报警灯亮。
[0029]如图6中所示，本技术分三级进行控制：
[0030]一级控制：液位计模拟量信号输出至隔离变送器，由隔离变送器设定输出一路模
拟量信号和三路开关量信号；隔离变送器输出的模拟量信号转送至PLC，经PLC处理后判定启停泵定值，驱动开出回路，启停排水泵。
[0031]二级控制：水位模拟量信号经隔离变送器设定输出的三路开关量接点信号，定义为水位高、水位低、水位过高，定值与PLC内水位高启泵、水位低停泵、水位过高报警的定值相同。当PLC故障时可自动启、停水泵、水位过高报警。
[0032]三级控制：三路液位浮子开关量信号分别定义为水位高、水位低、水位过高。其中的水位高开关量的定值比PLC和隔离变送器启泵定值稍高，用于当液位模拟量传感器故障时，PLC和隔离变送器均无法启泵时，后备启泵；水位低开关量的定值比PLC和隔离变送器停泵定值稍低，用于当液位模拟量传感器故障时，PLC和隔离变送器均无法停泵时，后备停泵；水位过高开关量的定值比PLC和隔离变送器水位过高报警定值稍高，用于当液位模拟量传感器故障时，PLC和隔离变送器均无法水位过高报警时，后备水位过高报警
[0033]如图7中所示，启停泵控制开关信号的顺序关系为：
[0034]水位高启泵：PLC启泵定值=隔离变送器设置启泵定值<液位开关液位高整定定值
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统，包括防护坝体（1），防护坝体（1）一侧设有排水廊道（2），其特征是：排水廊道（2）内设有集水井（11）和排水泵（5），集水井（11）内设有液位传感器（3）和液位开关（4），液位传感器（3）与隔离变送器（7）电连接，隔离变送器（7）和PLC控制器（6）输入端电连接，PLC控制器（6）输出端与排水泵控制继电器（10）电连接，液位开关（4）通过液位控制电路与排水泵控制继电器（10）电连接。2.根据权利要求1所述的一种巨型水电站坝体排水系统多层级冗余控制系统，其特征在于，所述的隔离变送器（7）分为变送器模拟量模块（71）和变送器开关量模块（72），变送器模拟量模块（71）与模拟量输入模块（61）输入端电连接，变送器开关量模块（72）和PLC控制器（6）的开关量输入端电连接。3.根据权利要求2所述的一种巨型水电站坝体排水系统多...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭勇，周立成，张堃，艾远高，朱斌，翟玉杰，白二，门光俊，李翰夫，金笑笑，陈浩，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：