白莲河水电厂水库水位测量方案
白莲河水电厂水库水位测量方案
第一章总则
§拟定本方案的目的在于实时监测白莲河水电厂水库水位，为水库调度、经济运行、安全渡汛提供重要参数和基本依据。
§本方案根据白莲河水电厂水库水位测量功能要求而拟定。
§本方案遵循相关部颁标准、国家标准。电厂有特殊要求的，以电厂要求为准。
第二章功能要求
§测量：水位测量一路，测量范围0－15米，线性误差＜2%。分辨率0.01m。
§ 显示：六位数码显示，小数点两位，两地显示（中控室、水情室）。§ 通讯：水库测量室与水情室水位数据通讯，水情室与中控室水位显示器通讯，水情室与计算机监控系统水位数据通讯。
§ 设定：水位基值设定，传感器量程设定，滤波系数设定。
§ 系统具有防雷功能。
第三章系统方案分析
§ 通讯传输
通讯传输对于远距离水位测量来说，是很关键的一个环节，它的好坏直接影响着测量的可靠性。对通讯方式的选择也决定着测量系统其它设备的选型，且对系统造价有重要影响。下面就几种通讯传输系统作简要分析。
一、有线传输
1.光纤传输
光纤作为一种新型成熟的通讯传输介质，具有可靠性高、抗干扰能力强、不怕雷击、信号衰减失真小、传输距离远、传输速度快、传输容量大等优点，在经费允许的情况下宜优先采用。
从性价比看，光纤虽性能优良，但价格较贵，且其光电转换设备光端机也较贵。但采用光纤是一劳永逸的事情。
2.控制电缆传输
利用已有的控制电缆进行信号传输，价格低廉，无需重新架设电缆。利用控制电缆进行信号传输时，与控制电缆相连接的有关接口设备需采取较强的防雷措施。
3.屏蔽电缆
架设新的屏蔽电缆实现水位数据信号传输。屏蔽层应可靠接地。
采用该方式价格比光纤稍便宜，若屏蔽接地可靠，可避免直击雷的侵害。但还是要采取防雷措施避免感应雷对系统的危害。
二、无线传输
利用无线电台传输数据信号。采用无线传输需购买电台，费用增加，信号传输质量比有线要差，还应向无线电管理委员会申请专用频道，并交纳费用。
三、信号传输介质比较
无线传输费用增加，信号传输质量比有线差，不宜采用。有线传输方式中，光纤传输性能最好，价格较高，在经费允许的情况下，推荐优先选用；屏蔽电缆传输可靠性较高，价格稍低，但还是需
要较强的防雷措施，若经费有限，这是第二种比较好的传输介质；
利用控制电缆进行信号传输，价格最便宜，可靠性最差，是最后
一种传输介质。
§水位测量方式
1.采用浮子感应原理。当水库水位变化时，浮子的移动通过钢丝绳、
鼓形轮使轴上的光电编码器发生相应的移动，从而将机械位移量转
换成电子数字量送给微机系统进行处理，实时显示水位信号。该测
量方式是我国最早采用的一种水位测量方式，技术相对成熟，比其
其它水位测量方式，要多一套机械传动机构，容易发生钢丝锈蚀、
缠绕等故障，维护安装相对较繁杂，九十年代以后已不常采用。
2.采用压阻式液位变送器。水库水位变化时，压阻式液位变送器将水
深压力信号转换为电流信号，送给微机系统进行处理，实时显示水
位信号。该水位测量方式因无机械传动部分，维护安装方便，测量
精度可靠性不断提高，是当今用得较多的一种水位测量方式。
3.超声波水位测量。超声波测量水位的原理是利用超声波的反射时间
来测距，传感装置向水面发射超声波，水面反射部分回波，反射波
被装置探测，波的运动时间与距离成正比，通过声速及所测时间即
可求得水位。利用超声波测量水位对温度、湿度要求较高。否则，
温度、湿度变化大，则超声波传播速度的变化也大，从而导致较大
的测量误差。该测量方式研究较多，应用相对较少。
4.水位测量方式比较
水位测量方式较多，有浮子式、压阻式、超声波、激光、吹气式等。
从性价比及国内综合应用情况看，选用压阻式液位变送器作为水位
测量方式较合适。
§测量系统主机
1.单片微机
采用单片微机系统进行水位测量，具有价格及维护费用低廉，
系统简单可靠等特点。
2.工业控制计算机
采用工业控制计算机进行水位测量，虽然人机界面好，利用
其资源可进行历史记录，趋势分析，但对于单个水位测量来
说，资源浪费大，价格高，实际意义小。其优势可由监控系
统弥补。
3.可编程控制器
可编程控制器由专业厂家生产，硬件模块化，配置方便，可
靠性高。但其价格高，维护费用高。通讯规约严格，不同设
备间通讯实现较难。
4.测量系统主机
测量系统的三种主机中，由于单片微机系统价格及维护费用
低廉，系统简单可靠，通讯方式灵活，对单水位测量系统来
说，宜优先采用。
§系统防雷
雷击会通过以下两种方式破坏电子设备：直击到电源和信号输入线，经
电源和信号线进入而损害设备；以感应方式(电阻性、电感性、电容性)偶合到电源、信号线上，最终损害设备。若信号线、电源线铺设于电缆沟中，则遭受直接雷击的可能性不大，其防护的主要对象是雷电波侵入(感应)。根据雷击瞬间过电压产生、危害的途径，则对水位测量系统要尽可能降低雷电带来的损失，就必须采取系统的、综合的防雷措施。
电源防雷应采取多级保护措施，第一级在配电系统高、低压进线侧都安装阀型避雷器、氧化锌避雷器等避雷装置，主要泄放外线等产生的过电压，其雷通量大，启动电压高(920-1800V)。第二级在测量装置进线侧（装置内隔离变压器前），主要泄放第一级残压、配电线路上感应出的过电压，其电流通量居中，启动电压居中(470-1800V)。隔离变压器的安装非常重要，它能有效抑制各种电磁干扰，对雷电波同样有效。末级装置内隔离变压器后，主要泄放前面的残压，完全可达到箝位输出，其残压低，响应时间快。
信号线若采用光纤通讯，则其防雷措施已由光纤得到保证。
第四章总体方案
§ 系统结构
信号传输采用光纤，为避免重复投资，已考虑了闸门控制装置与中控室上位机机通讯用光纤。水位测量主机采用AVR单片微机。
水位测量方式采用压阻式液位传感器。各测量装置内设电源隔离变压器，并在隔离变压器前后装设德国LEUTRON公司产电源避雷器。
图一 白莲河水库水位测量系统图
系统结构如图一所示。水库水位变化时，压阻式液位变送器将水深压力信号转换为电流信号，送给测量室内的微机水位测量装置，为保证测量精度，该装置AD转换位数为十二位，该测量值由数据发送光端机通过光纤经闸门控制室至中控室再到水情室接收光端机，接收光端机将信号传至水情室微机水位智能显示装置，该装置可进行相应的设置，并最终显示实际水位信号，该水位信号由光端机通过光纤送到中控室显示器及计算机监控上位机。
§系统设备及价格
以上报价中不含闸门控制系统通讯光端机。上述方案供贵单位就水位测量系统选择决策参考