浅析黑麋峰电站自动化监测仪器维护与应用

汤 巍，陈玉娇，刘 源

（国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 长沙410213）

1 引言

大坝安全监测系统对于水电站的安全运行有着极为重要的作用，在大坝运行过程中，做好安全监测系统的日常维护工作，是保证大坝安全监测系统稳定可靠运行的关键，因此，对大坝安全监测系统进行妥善的维护是十分必要的。

水电站大坝建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀的地基上，在各种荷载的作用和自然因素的影响下，其工作性态和安全状况随时都在变化。如果出现异常，又不被及时发现，任其发展，其后果不堪设想。随着我国水利水电事业的蓬勃发展、众多大中型水电站的兴建，以及溃坝事件的出现，工程的安全与质量问题越来越受到各方的关注，因而安全监测工作也日益得到重视。水利水电工程的安全监测工作是涉及到工程安全与质量的重要保证条件之一，也是工程设计、施工、运行的重要组成部分。

大坝安全监测自动化是集工程建筑、传感器、测试仪表、微电子、计算机、自动化和通信技术为一体的系统工程。随着现代科技的进步，特别是计算机和微电子技术的巨大进展，各国均着力发展遥测仪器，并逐步推广监测的自动化。

1套完整的自动化监测系统所选用的各类传感器及测量设备在恶劣使用环境下应具有良好的可靠性和长期稳定性。大坝安全监测自动化系统一般由硬件和软件2大部分组成。硬件是系统运行的基础，而软件则是系统得以稳定可靠运行的灵魂，是系统实现各项功能的手段。因此搞好安全监测自动化系统的日常维护，就是保证系统稳定可靠运行的关键所在。

2 工程概况

根据黑麋峰抽水蓄能电站上水库、下水库、输水发电系统等永久建筑物的布置形式和受力特点、运行条件及方式等，为确保工程运行的安全，在各建筑物布置了较全面的监测设施，重点监测混凝土面板堆石坝、输水系统以及地下厂房洞室群等主要建筑物的重点部位。

黑麋峰抽水蓄能电站监测自动化系统采用2个相对独立的分布式自动化监测系统（上库、下库及地下输水发电系统），以地下输水发电系统为主工作中心站，2个系统之间通过专用通信光缆连接，进行专线远距离监测。现场数据采集单元安装在各个现场监测站，数据采集单元之间（或各个现场监测站之间）及数据采集单元与监测管理中心站采集计算机之间根据现场条件、通信距离、防雷电感应、防电磁干扰等选用不同的通信介质（光纤、电缆或无线），以RS-232/485总线方式连接，组成分布式自动化监测网络。

安全监测自动化系统在运行过程中有数据缺失、监测过程线测值异常、毛刺等现象，应加强自动化系统维护，发现问题及时处理。

3 自动化监测仪器常见故障的检测与排除方法

3.1 目测法

一般在系统设备功能或模块的测值、功能等异常时，采用此法进行初步判断。具体方法为：

（1）检查设备的电源指示灯是否正常，保险丝有无熔断。

（2）检查设备的信号指示灯是否正常闪烁。

（3）检查仪器设备、电缆附近有无昆虫、小动物啃咬、爬行的痕迹。

（4）检查仪器设备、电缆有无发热烧焦痕迹；有无人为破坏盗割电缆痕迹；电缆接头是否有进水痕迹。

（5）检查引张线、垂线铟钢丝是否锈蚀、断裂。

3.2 排除法

一般在出现通信线路故障、电源线路故障或仪器线路故障（例如线路短路、系统软件及通信口设置正常但所有模块都呼叫不成功等故障）时，采用此法进行检查判断。具体方法为：

首先将故障部位一分为二，分别进行排查，排查出正常部位与故障部位。对排查出的故障部位再一分为二，然后继续对有故障的一侧进行故障分析、分割和检测，直至找出故障所在的准确位置。

3.3 替换法

一般在系统设备功能或模块的测值、功能等异常时，采用此法进行检修判断。具体方法为：

（1）采用相同型号的仪器设备替换怀疑有故障的仪器设备测试。

（2）将有怀疑故障的仪器临时改接至其他同类正常通道测试。

（3）将其他通道正常的同类仪器临时改接至怀疑有故障的通道测试。

（4）用已知的同类仪器接入可能有故障的通道，从而判断出被检修仪器、设备、模块及其通道是否有故障。

（5）用于替换的模块应与原模块地址相同，或在软件中临时修改相应的模块地址。

（6）改接以前需测量并记录正常仪器的未经换算的原始测值（或近期测量值），临时改接以后测量时，在软件中应选择临时所接入的通道的仪器编号测量，并将所测的未经换算的原始测值与记录进行对比，看是否正常。

（7）采用替换法检查故障时，一次检查只替换1个部位，切不可一次检查替换2个以上部位。

3.4 电压检测法

一般用于判定系统的电源电压是否正常。具体方法为：

根据被测电压的特性，将万用表选择交流电压档（测交流电压）或直流电压档（测直流电压）的合适档位（应大于被测电压的最大值），然后测量被测电压并判断是否正常。

3.5 电阻检测法

一般用于判定电缆是否断线或短路。具体方法为：

将电缆两根芯线的一端短接在一起，万用表选择合适的电阻档，从另外一端对两根芯线进行测量，即可查出电缆是否断线。反之，将两根芯线的一端分开，将万用表选择高阻抗电阻档，从另外一端对两根芯线进行测量，即可查出电缆是否短路。

另外通过测量差阻式仪器对地绝缘电阻或电容式仪器的芯线间的绝缘电阻，还可以初步判定出仪器的测值异常（例如跳动较大、出现报警等）是否与此有关。

3.6 比测法

一般在仪器测值出现突变、异常，或对某些测值的正确性有怀疑时，采用此法进行判断。具体方法为：

在同一时刻，用人工观测方法和自动化观测方法同时对有怀疑的测点进行检测，然后结合二者的测量精度对测量结果进行对比分析，从而判断出所怀疑的测点的测值是否正常，仪器设备是否有故障。

3.7 检验率定法

一般用于判定传感器的灵敏度系数和方向是否正确，仪器的性能指标是否满足要求，测值是否稳定且准确可靠。具体方法为：

将被检测仪器拆下，安装到专用仪器检验率定设备上，按照规定的检验率定方法和计算方法对仪器进行逐档检验率定。

4 水管式沉降仪维护

水管式沉降仪维护方法按以下步骤完成：

（1）采用加压设备、扳手、螺丝刀等工具拆装设备。

（2）采用空压机往进水管内加压，将进水管内残存的水、杂质等排出。

（3）关闭进水管阀门，将压缩空气插入通气管并密封，向通气管内加压，排水管内的水大量排出，并夹有气泡；然后将压缩空气插入排水管并密封，向排水管内加压，以图让通气管内剩余的水尽量从通气管口排出。重复分别向通气管和排水管加压各3次，产生的现象相同，则说明通气管、排水管已经打通。

（4）排气管打通后，撤除加压设备，自由排气5～10 min后再开启进水管阀门，进行观测正常操作，测量量水管水位。量水管的稳定数值判定方法：每20 min读1次数，直至最后2次读数不变为止。若读的数值与排气前的读数相同或稍大均属正常。

（5）重复以上步骤，如果2次充水试验结果相差较大，则再重复，直到连续2次试验结果比较接近为止。最终取2次试验结果的平均量管读数作为观测值。

（6）水管式沉降仪正常读数期间，有可能因为连通管路渗漏、堵塞或留有空气段，以及开关渗漏、温度变化等造成系统误差较大，应及时或定期校核、维护。

5 结语

通过几年来对某电站上下库大坝安全监测自动化系统的维护摸索，总结了以上几点自动化系统维护经验，使得自动化系统不断完善，基本保证了监测资料不中断，平均无故障工作时间不断延长，减少了检修、维护时间。后续运行中，即使发生故障，也能在最短时间内修复。