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摘 要：目前，成熟的计算机监控技术已大面积的覆盖整个水电行业，无论是已建或在建设的大中型水电站，还是一些偏远山区的中小型水电站，都将以计算机监控整个水电站的各个领域以代替人工为设计前提，以实现“无人值班，少人职守”等先进功能，大大的节约了运行成本，提高了电站的运行安全，水电行业的自动控制不仅是目前设计要求，也是今后的发展方向。
關键词：闸门系统；控制方式；控制要求
1 概述
城南电站总装机容量为2×8000kW，电站闸门控制系统的控制对象为主要有泄洪闸门、工作闸门、冲砂闸门。控制系统设计时应能实现各闸门启闭机的切换和启停控制以及各电机保护功能。控制屏内应装设满足闸门控制设备系统控制所需要的所有控制设备和电机启动设备，主要包括自动空气开关、交流接触器、PLC模块、继电器、指示灯及显示装置、操作控制开关等必要设备。电动机应设置过负荷、短路、断相保护。各设备型号规格、数量和接线，应满足控制和监视功能的要求。
2 技术参数
准确的技术参数对闸门控制系统的设计至关重要，包括：闸门卷扬机的型式、吊点个数；启闭机电机的功率、台数、电机型式、供电电压（AC 380V 50Hz 三相四线制）等数据；配备的自动化原件（荷重传感器、绝对型光电编码器）的技术数据等
3 一般技术要求
（1）电动机电源：AC 380V 50Hz 三相四线制；水电站提供的控制电源 AC380/220V。
（2）控制系统供电电源（工作电源、信号电源）采用AC220V/DC24V。
（3）各PLC控制系统的自动控制流程应满足分项技术条件的控制原则。
（4）鼠笼式电动机启动采用直接启动，并设置电动机保护设备。绕线式电动机启动采用串联电阻或者频敏变阻器启动，并设置电动机保护设备。
（5）各控制系统应提供设备运行状态、故障等所有必要的信号，并以空接点型式引至端子排供用户使用；每一个屏（箱）应预留20%的备用端子。
（6）各PLC控制系统应能实现与水电站计算机监控系统通讯的功能，同时还应满足水电站计算机监控系统提出的通信规约及要求，并实现与水电站监控系统的通信，通信规约一般为Modbus，物理接口RS485。
（7）整个闸门系统内相关的自动化元件的DC24V电源均由与之相关的控制屏提供。
（8）主要电器设备的选型：①屏（箱）内的自动空气开关、交流接触器、热继电器、出口继电器、控制按钮、信号灯、开关电源等应选用进口或合资企业的优质产品。②控制柜内的PLC控制器作为整个控制系统的核心无件，在设计时必须采用高质量的大厂品牌或国际知名品牌，PLC应采用不低于16位CPU，其内存不应低于16K。所选用的PLC数据采集模块应能接收光电编码器的高速开关量信号。③交流电动机保护器采用大厂品牌或国际知名品牌。④控制屏上的液晶触摸显示器选用知名品牌。⑤所有接线端子、控制的进线回路所用的雷电保护器等均采用大厂品牌或国际知名品牌。⑥开关电源模块采用进口产品，功率不低于120W。
（9）控制屏（柜）、控制箱结构：①控制箱、柜内每个元件均应有合格证，箱、柜内布线应整齐美观，便于检修。箱、柜体的结构设计应符合有关标准。②控制屏（柜）外型尺寸详见分项技术要求，带玻璃门，动力电缆均采用上进、下出方式，控制电缆采用下进、下出方式，落地安装。为防止冷凝水顺着电缆进入控制箱，上进线孔应采用橡胶密封圈封闭。③控制箱、端子箱、配电箱的结构尺寸由生产厂家自定并报设计单位批准，墙挂式安装，上、下均可进出线。为防止冷凝水顺着电缆进入控制箱，上进线孔应采用橡胶密封圈封闭。④控制箱、柜的结构为封闭式，前开门形式，柜门应设铰链密封门，开闭灵活，开启角不小于90，在关闭时应能防止水和灰尘的进入，门应带锁。⑤控制屏内应设温度湿度控制器及电加热器。柜内应设置照明灯，并提供用户使用的交流220V电源插孔。由于屏柜长期在户外运行，应考虑相应的散热措施。⑥电流互感器回路应选用试验型端子。箱、柜内应预留20%的备用端子。箱、柜内配线应采用走线糟。箱、柜体活动部分与固定部分的走线应用软金属管加以保护。⑦箱、柜内应装设一根截面积不小于50mm2的接地铜母线，箱、柜内的所有金属部件均应连接到该母线上，铜母线应可靠接地，母线应装有连接接地导体的端子，并应采用良好的防锈措施。⑧防护标准：所有屏柜防护等级不低于 IP42。
4 控制方式
（1）将控制方式选择切换开关置于“远方”控制方式时，控制系统将接收闸门LCU的控制命令，实现闸门的提升/下降/停止控制。（2）当切换开关设置于“切除”位置时，闸门控制系统退出运行。（3）将切换开关置于“现地”运行时，在现地控制屏上操作控制按钮可手动提升/下降/停止闸门，并闭锁远方控制命令。
5 控制要求
（1）电气设计应符合DL/T5167第10条的有关规定。
（2）电动机的交流输入回路应装有自动空气开关、防雷过电压保护装置。
（3）电动机主回路应按规程规定装设交流电流和电压测量仪表，电流和电压测量表应采用数字式仪表。
（4）启闭机的控制应设有启/闭/停控制按钮或控制开关，对于有远方控制要求的闸门和启闭机应设有现地和远方切换开关，当切换开关切到远方位置时，应能接收计算机监控系统闸门现地控制单元发出的远方启/闭/停控制命令。
（5）电气控制柜应设有指示灯，包括全开、全关位置信号、电动机故障信号、电源故障信号等。
（6）对于有远方控制要求的启闭机电气控制柜应设有硬接线开关量输出信号，包括切换开关远方位置信号、闸门全开和全关位置信号、电动机运行信号、电机故障信号、电源故障信号以及PLC故障信号等。
（7）电气控制柜上应设有闸门开度和荷载显示装置。对于有远方控制要求的启闭机电气控制柜应输出闸门开度和荷载4～20mA模拟信号到电站计算机监控系统闸门现地控制单元。 （8）电气控制柜的控制电源采用双交流220V，50Hz电源，取自电动机输入回路，并设有双电源自动切换装置，PLC和传感器所需要的DC24V电源由开关电源（双电源模块）提供，交流220V电源和DC24V电源均应设有空开保护和电源监视回路。
（9）电气控制柜应采用PLC控制，控制流程应满足启闭机的各种控制工况要求。对于有远方控制要求的启闭机其PLC的CPU内存不小于64kB。
（10）PLC控制柜应留有RS232接口，以便接入调试编程用的笔记本电脑。
（11）对于有远方控制要求的启闭机，其PLC控制柜应留有RS485接口，以便与电站计算机监控系统闸门现地控制单元进行通信，通信规约采用MODBUS，通過该通信接口上送所有状态位置信号和故障报警信号，包括闸门全开、全关位置信号、电动机运行信号、电机故障信号、电源故障信号、闸门荷载信号、闸门开度信号、闸门开关次数信号等。
（12）固定卷扬式电气控制柜外型尺寸为2260（高）×800（宽）×600（深）mm，采用全封闭的静电喷塑或烤漆金属外壳，并应装有安全锁。前面为转页式大玻璃门，可透过玻璃观看装置的运行情况；后为双开式转页门，可减少开门所需的空间；柜的门应开闭灵活，开启角不小于90。
（13）电气控制柜保护等级不低于IEC标准IP43。柜体颜色要求等。
（14）电气控制柜内电气接线应整齐、美观、正确固定和连接。端子和端子连接器应适当布置有利于电缆进屏以便整齐而有次序地连接电缆。端子用数字顺序标出序号，依次从上到下或从左到右，数字编号和标识应清晰牢固。应提供白色或其他淡色的标志带，其上用不褪色的标志液标明端子序号。为了排列和固定从底部进入点到终端或端子板的进入电缆，应提供适当的设施。线槽应该预留足够的空间，并且线槽的布置应该方便配线且美观，柜体活动部分与固定部分的走线应用软金属管加以保护。
（15）模拟量、控制、指示和电源回路应用独立的接线端子排，每一个独立端子排单独命名。屏内应予留20%的各种备用端子，开关量输出端子均采用可拆卸型端子，控制回路端子可压接导线截面为0.5～6mm2。模拟量输入回路应采用防雷隔离输入端子。
（16）柜内应装设一根截面积不小于50mm2的接地铜母线，铜母线应可靠接地，母线应装有连接接地导体的端子，并应采用良好的防锈措施。
（17）电气控制柜内部应装有智能温湿度控制器，能根据设定的温度和湿度自动启动电加热器和风扇，该加热器和风扇应设计成单相交流220V。
（18）电气控制柜内应配置多联电源插座和照明灯。
6 结语
现阶断水电站电气自动化技术还有很大的提升空间，相信随着自动控制、通信及计算机技术的不断发展，今后把遥控遥测、通信及计算机技术应用于闸门控制系统参量的自动测量、计算、控制和调节，来实现水资源的合理利用和分配就是水电站闸门监控系统的主要内容和目标
参考文献
[1]徐鹏.电气自动化控制方式的研究[J].科技广场，2009，（7）：241-242.
[2]崔明.变电站与水电站综合自动化[M].中国水利水电出版社，2005.
（作者单位：攀枝花市水利水电勘测设计研究院）
關键词：闸门系统；控制方式；控制要求
1 概述
城南电站总装机容量为2×8000kW，电站闸门控制系统的控制对象为主要有泄洪闸门、工作闸门、冲砂闸门。控制系统设计时应能实现各闸门启闭机的切换和启停控制以及各电机保护功能。控制屏内应装设满足闸门控制设备系统控制所需要的所有控制设备和电机启动设备，主要包括自动空气开关、交流接触器、PLC模块、继电器、指示灯及显示装置、操作控制开关等必要设备。电动机应设置过负荷、短路、断相保护。各设备型号规格、数量和接线，应满足控制和监视功能的要求。
2 技术参数
准确的技术参数对闸门控制系统的设计至关重要，包括：闸门卷扬机的型式、吊点个数；启闭机电机的功率、台数、电机型式、供电电压（AC 380V 50Hz 三相四线制）等数据；配备的自动化原件（荷重传感器、绝对型光电编码器）的技术数据等
3 一般技术要求
（1）电动机电源：AC 380V 50Hz 三相四线制；水电站提供的控制电源 AC380/220V。
（2）控制系统供电电源（工作电源、信号电源）采用AC220V/DC24V。
（3）各PLC控制系统的自动控制流程应满足分项技术条件的控制原则。
（4）鼠笼式电动机启动采用直接启动，并设置电动机保护设备。绕线式电动机启动采用串联电阻或者频敏变阻器启动，并设置电动机保护设备。
（5）各控制系统应提供设备运行状态、故障等所有必要的信号，并以空接点型式引至端子排供用户使用；每一个屏（箱）应预留20%的备用端子。
（6）各PLC控制系统应能实现与水电站计算机监控系统通讯的功能，同时还应满足水电站计算机监控系统提出的通信规约及要求，并实现与水电站监控系统的通信，通信规约一般为Modbus，物理接口RS485。
（7）整个闸门系统内相关的自动化元件的DC24V电源均由与之相关的控制屏提供。
（8）主要电器设备的选型：①屏（箱）内的自动空气开关、交流接触器、热继电器、出口继电器、控制按钮、信号灯、开关电源等应选用进口或合资企业的优质产品。②控制柜内的PLC控制器作为整个控制系统的核心无件，在设计时必须采用高质量的大厂品牌或国际知名品牌，PLC应采用不低于16位CPU，其内存不应低于16K。所选用的PLC数据采集模块应能接收光电编码器的高速开关量信号。③交流电动机保护器采用大厂品牌或国际知名品牌。④控制屏上的液晶触摸显示器选用知名品牌。⑤所有接线端子、控制的进线回路所用的雷电保护器等均采用大厂品牌或国际知名品牌。⑥开关电源模块采用进口产品，功率不低于120W。
（9）控制屏（柜）、控制箱结构：①控制箱、柜内每个元件均应有合格证，箱、柜内布线应整齐美观，便于检修。箱、柜体的结构设计应符合有关标准。②控制屏（柜）外型尺寸详见分项技术要求，带玻璃门，动力电缆均采用上进、下出方式，控制电缆采用下进、下出方式，落地安装。为防止冷凝水顺着电缆进入控制箱，上进线孔应采用橡胶密封圈封闭。③控制箱、端子箱、配电箱的结构尺寸由生产厂家自定并报设计单位批准，墙挂式安装，上、下均可进出线。为防止冷凝水顺着电缆进入控制箱，上进线孔应采用橡胶密封圈封闭。④控制箱、柜的结构为封闭式，前开门形式，柜门应设铰链密封门，开闭灵活，开启角不小于90，在关闭时应能防止水和灰尘的进入，门应带锁。⑤控制屏内应设温度湿度控制器及电加热器。柜内应设置照明灯，并提供用户使用的交流220V电源插孔。由于屏柜长期在户外运行，应考虑相应的散热措施。⑥电流互感器回路应选用试验型端子。箱、柜内应预留20%的备用端子。箱、柜内配线应采用走线糟。箱、柜体活动部分与固定部分的走线应用软金属管加以保护。⑦箱、柜内应装设一根截面积不小于50mm2的接地铜母线，箱、柜内的所有金属部件均应连接到该母线上，铜母线应可靠接地，母线应装有连接接地导体的端子，并应采用良好的防锈措施。⑧防护标准：所有屏柜防护等级不低于 IP42。
4 控制方式
（1）将控制方式选择切换开关置于“远方”控制方式时，控制系统将接收闸门LCU的控制命令，实现闸门的提升/下降/停止控制。（2）当切换开关设置于“切除”位置时，闸门控制系统退出运行。（3）将切换开关置于“现地”运行时，在现地控制屏上操作控制按钮可手动提升/下降/停止闸门，并闭锁远方控制命令。
5 控制要求
（1）电气设计应符合DL/T5167第10条的有关规定。
（2）电动机的交流输入回路应装有自动空气开关、防雷过电压保护装置。
（3）电动机主回路应按规程规定装设交流电流和电压测量仪表，电流和电压测量表应采用数字式仪表。
（4）启闭机的控制应设有启/闭/停控制按钮或控制开关，对于有远方控制要求的闸门和启闭机应设有现地和远方切换开关，当切换开关切到远方位置时，应能接收计算机监控系统闸门现地控制单元发出的远方启/闭/停控制命令。
（5）电气控制柜应设有指示灯，包括全开、全关位置信号、电动机故障信号、电源故障信号等。
（6）对于有远方控制要求的启闭机电气控制柜应设有硬接线开关量输出信号，包括切换开关远方位置信号、闸门全开和全关位置信号、电动机运行信号、电机故障信号、电源故障信号以及PLC故障信号等。
（7）电气控制柜上应设有闸门开度和荷载显示装置。对于有远方控制要求的启闭机电气控制柜应输出闸门开度和荷载4～20mA模拟信号到电站计算机监控系统闸门现地控制单元。 （8）电气控制柜的控制电源采用双交流220V，50Hz电源，取自电动机输入回路，并设有双电源自动切换装置，PLC和传感器所需要的DC24V电源由开关电源（双电源模块）提供，交流220V电源和DC24V电源均应设有空开保护和电源监视回路。
（9）电气控制柜应采用PLC控制，控制流程应满足启闭机的各种控制工况要求。对于有远方控制要求的启闭机其PLC的CPU内存不小于64kB。
（10）PLC控制柜应留有RS232接口，以便接入调试编程用的笔记本电脑。
（11）对于有远方控制要求的启闭机，其PLC控制柜应留有RS485接口，以便与电站计算机监控系统闸门现地控制单元进行通信，通信规约采用MODBUS，通過该通信接口上送所有状态位置信号和故障报警信号，包括闸门全开、全关位置信号、电动机运行信号、电机故障信号、电源故障信号、闸门荷载信号、闸门开度信号、闸门开关次数信号等。
（12）固定卷扬式电气控制柜外型尺寸为2260（高）×800（宽）×600（深）mm，采用全封闭的静电喷塑或烤漆金属外壳，并应装有安全锁。前面为转页式大玻璃门，可透过玻璃观看装置的运行情况；后为双开式转页门，可减少开门所需的空间；柜的门应开闭灵活，开启角不小于90。
（13）电气控制柜保护等级不低于IEC标准IP43。柜体颜色要求等。
（14）电气控制柜内电气接线应整齐、美观、正确固定和连接。端子和端子连接器应适当布置有利于电缆进屏以便整齐而有次序地连接电缆。端子用数字顺序标出序号，依次从上到下或从左到右，数字编号和标识应清晰牢固。应提供白色或其他淡色的标志带，其上用不褪色的标志液标明端子序号。为了排列和固定从底部进入点到终端或端子板的进入电缆，应提供适当的设施。线槽应该预留足够的空间，并且线槽的布置应该方便配线且美观，柜体活动部分与固定部分的走线应用软金属管加以保护。
（15）模拟量、控制、指示和电源回路应用独立的接线端子排，每一个独立端子排单独命名。屏内应予留20%的各种备用端子，开关量输出端子均采用可拆卸型端子，控制回路端子可压接导线截面为0.5～6mm2。模拟量输入回路应采用防雷隔离输入端子。
（16）柜内应装设一根截面积不小于50mm2的接地铜母线，铜母线应可靠接地，母线应装有连接接地导体的端子，并应采用良好的防锈措施。
（17）电气控制柜内部应装有智能温湿度控制器，能根据设定的温度和湿度自动启动电加热器和风扇，该加热器和风扇应设计成单相交流220V。
（18）电气控制柜内应配置多联电源插座和照明灯。
6 结语
现阶断水电站电气自动化技术还有很大的提升空间，相信随着自动控制、通信及计算机技术的不断发展，今后把遥控遥测、通信及计算机技术应用于闸门控制系统参量的自动测量、计算、控制和调节，来实现水资源的合理利用和分配就是水电站闸门监控系统的主要内容和目标
参考文献
[1]徐鹏.电气自动化控制方式的研究[J].科技广场，2009，（7）：241-242.
[2]崔明.变电站与水电站综合自动化[M].中国水利水电出版社，2005.
（作者单位：攀枝花市水利水电勘测设计研究院）