Автоматизация мониторинга высотных плотин гидроэлектростанций Сибири

1. 1 Автоматизация мониторинга высотных плотин гидроэлектростанций Сибири Шайдуров Георгий Яковлевич Сибирский Федеральный Универсистет г. Красноярск

2. 2 Цели мониторинга: • Обеспечение безопасности окружающих территорий при нарушении целостности плотины, предупреждение чрезвычайных ситуаций. • Повышение эффективности эксплуатации гидросооружений за счет оптимального регулирования объемов спускаемой воды в течении года

3. 3 Высотные плотины Сибири – это гидросооружения, высота плотин которых от нижнего бьефа составляет более 100 м., а суммарная мощность вырабатываемой электроэнергии более 3 млн. квт. • Саяно – Шушенская – 240 м., 6.4 млн. кВт. • Красноярская – 124 м., 6 млн. кВт. • Братская – 100 м., 5 млн. кВт. • Усть – Илимская • Зейская • Бурейская • Богучанская

4. 4

5. 5 Типовой состав систем контроля • Подсистемы и приборы контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) • Подсистемы и приборы контроля плановых смещений • Геодезические створы • Гидронивелиры • Пьезометры, деформометры, щелемеры • Подсистемы контроля фильтрации воды • Уровнемеры воды в верхнем и нижнем бьефах • Подсистемы сейсмических наблюдений • Подсистемы контроля наполняемости водохранилищ и уровня стока воды в нижнем бьефе • Подсистемы контроля гидрогенераторов

6. 6 Существующий уровень автоматизации

7. 7 Состояние средств автоматизации контроля • Система «Струна 4м» разработки НТЦР «Мезон» г. Красноярск: Красноярская ГЭС (1999 г.), Зейская (2002 г.), Саяно-Шушенская (частично, 2003 г.), Усть-Илимская • Братская (2007 г.) – Институт Автоматизации, г. Ангарск

8. 8 Измерительные средства для автоматизации контроля • Контроль напряженно-деформированного состояния (НДС): закладные струнные датчики, измеряемый параметр – собственная частота, требуемая точность 0.1 % • Контроль плановых смещений: прямые и обратные струнные отвесы, требуемая точность  50 мкм. • Геодезические створы внешние и внутренние: струнные створы; оптические геодезические средства (теодолиты, нивелиры, лазерные дальномеры, сканирующие дальномеры фирмы «Лейка»); требуемая точность  100 мкм. • Гидронивелиры: трубы, заполненные водой, требуемая точность измерений уровня воды  20 мкм.

9. 9 • Пьезометры: напорные и ненапорные, измеряемый параметр – давление и уровень воды в скважинах. • Подсистемы контроля наполняемости водохранилищ и уровня стока: Стандартных средств нет. Периодические замеры ручным способом. Необходимы автоматизированные дальномеры и системы оценки запасов воды и снежного покрова с использованием космических технологий. • Фильтрация воды: измерительные сосуды, периодические ручные измерения • Подсистемы сейсмических наблюдений: сеть дистанционных сейсмодатчиков, соединенных через кабельные и радио каналы связи с центральной станцией приема и обработки информации. Разработчик: НПО «Сибцветметавтоматика» (г. Красноярск). • Подсистемы контроля биений осей гидрогенераторов.

10. 10 Научно – технические проблемы • По НДС: старение струнных датчиковЮ выход из строя до 1% в год от объема заложенной аппаратуры • По плановым смещениям: влияение на точность измерений температуры и влажности среды • По гидронивелирам: высокая стоимость известных опто-электронных систем (до 6500 евро на точку) • Другие подсистемы: необходимость разработки высокоточных дистанционных средств измерений с максимальной надежностью и приемлимой стоимостью

11. 11 Опыт разработки и внедрения высокоточных автоматизированных средств контроля научно – технического центра радиоэлектроники «Мезон» Сибирского Федерального Университета

12. 12 Автоматизированная система контроля напряженно – деформированного состояния «Струна 4М» АСК НДС «Струна 4М» контролирует давление в бетоне, температуру и др. параметры с использованием струнных датчиков, установленных в тело плотины с начала строительства. При этом точность измерения по всем параметрам не хуже 0.1%. Основным преимуществом АСК НДС «Струна 4М» перед её отечественными аналогами, является возможность работы со стареющими датчиками за счёт реализации оптимальных адаптационных алгоритмов возбуждения и обработки сигналов датчиков.

13. 13 Струна 2МП Зейская ГЭС Струна 4 Усть-Илимская ГЭС

14. 14 Автоматизированная система контроля плановых смещений по струнным отвесам ФПКС-2М АСК ПСП «ФПКС-2М» построена на базе фотоэлектронных преобразователей координат (ФПКС-2М) реперных точек плотины относительно струнных прямых и обратных отвесов. АСК ПСП «ФПКС-2М» предназначена для бесконтактных измерений в горизонтальной плоскости ортогональных координат перемещения плотины относительно вертикальных струн прямых и обратных отвесов на их плановх высотных и горизонтальных отметках.

15. 15 ФПКС – 2 Вариант для обратных отвесов ФПКС - 2

16. 16 Автоматизированная система контроля перемещений гребня плотины Створ – 1 АСК перемещений гребня плотины с использованием струнного геодезического створа плотины (СГСП) предназначена для автоматического контроля поперечных перемещений точек реперного линейного фронта гребневой части опорных блоков плотины относительно текущих участков СГСП. Достоинствами системы является: • Автоматический всепогодный и круглосуточный режим измерений; • Высокая точность измерений:  100 мкм в диапазоне  50 мм поперечных перемещений гребня плотины; • Одновременность и высокая скорость измерений;

17. 17 Научные публикации

18. 18

19. 19 Патенты