林益江，王　偉

（浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231）

農(nóng)村水電站LCU常見故障分析與處理

林益江，王偉

（浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231）

摘要：水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中LCU直接與電廠的生產(chǎn)過程接口，是系統(tǒng)中最具面向?qū)ο蠓植继卣鞯目刂圃O(shè)備。針對目前農(nóng)村水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，投入運行的時間不長，運行經(jīng)驗欠缺、計算機軟件設(shè)計不完善、分析和排除故障能力不足等問題。介紹LCU的具體功能、處理LCU故障應(yīng)遵守的原則以及運行中LCU常見故障及故障的處理方法，為同類型水電站LCU的運行維護和檢修提供借鑒。

關(guān)鍵詞：計算機監(jiān)控系統(tǒng)；農(nóng)村水電站；LCU；故障處理

1 LCU功能概述

水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通?？梢苑殖蓛纱蟛糠?，一是對全廠設(shè)備進行集中控制的部分，稱之為廠級或廠站級監(jiān)控系統(tǒng)；另一部分是位于水輪發(fā)電機層、開關(guān)站等設(shè)備附近的控制部分，稱為現(xiàn)地控制系統(tǒng)?，F(xiàn)地控制系統(tǒng)的主要組成部分就是現(xiàn)地控制單元LCU（Local Control Unit），在水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，LCU直接與電廠的生產(chǎn)過程接口，是系統(tǒng)中最具面向?qū)ο蠓植继卣鞯目刂圃O(shè)備?，F(xiàn)地控制單元的控制對象主要包括以下幾個部分：

（1）電廠發(fā)電設(shè)備，主要有水輪機、發(fā)電機、輔機、變壓器等；

（2）開關(guān)站，主要有母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等；

（3）公用設(shè)備，主要有廠用電系統(tǒng)、油系統(tǒng)、水系統(tǒng)、直流系統(tǒng)等；

（4）閘門，主要有進水口閘門、泄洪閘門等。

LCU一般布置在電站生產(chǎn)設(shè)備附近，就地對被控對象的運行工況進行實時監(jiān)視和控制，是電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的較底層控制部分。原始數(shù)據(jù)在此進行采集和預(yù)處理，各種控制調(diào)節(jié)命令都通過它發(fā)出和完成控制閉環(huán)，它是整個監(jiān)控系統(tǒng)中很重要、對可靠性要求很高的控制設(shè)備。用于水電廠的LCU按監(jiān)控對象和安裝的位置可分為機組LCU、公用LCU、開關(guān)站LCU等。

由于電站的安全運行要求比較高，采用數(shù)據(jù)庫分層分布技術(shù)有利于提高電站的安全性和可靠性。運行人員不但可以在上位機進行數(shù)據(jù)的相關(guān)操作，同時，也可以在LCU上進行數(shù)據(jù)庫的存儲、處理、備份等操作，操作機制靈活[6]。即使上位機系統(tǒng)癱瘓，通過下位機同樣可以實現(xiàn)開停機控制、數(shù)據(jù)處理、報表查詢打印等功能。水電站計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖（見圖1）。

圖1水電站計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

2處理LCU故障的原則

（1）處理故障時，應(yīng)避免在故障原因未清除的情況下，更換設(shè)備或重投電源引起事故擴大或重復(fù)燒毀設(shè)備。應(yīng)避免故障擴大。

（2）測點故障的識別及退出、重投測點等處理原則。發(fā)現(xiàn)測點數(shù)據(jù)值異常突變、頻繁跳變等情況，應(yīng)退出該測點，并采取必要措施，防止設(shè)備誤動或監(jiān)控系統(tǒng)資源占用；對與機組功率測量有關(guān)的電氣模擬量，應(yīng)退出相應(yīng)的功率調(diào)節(jié)控制功能。

（3）網(wǎng)絡(luò)通訊中斷的類型、現(xiàn)象及設(shè)備監(jiān)測手段。測點故障、通信中斷、掉電、程序鎖死、失控、離線等引起設(shè)備缺乏保護或遠方監(jiān)視手段時，應(yīng)采取現(xiàn)場監(jiān)視方式或?qū)⒃O(shè)備轉(zhuǎn)換到安全工況。當(dāng)出現(xiàn)上述故障時，應(yīng)立即在現(xiàn)地控制單元上，將“遠控方式”切換到“現(xiàn)地”，并在現(xiàn)地加強監(jiān)視。

（4）設(shè)備故障、事故報警后的自動處理內(nèi)容、人工干預(yù)措施。發(fā)生設(shè)備故障、事故時，應(yīng)查閱事件順序記錄、事故追憶記錄及相關(guān)監(jiān)視畫面，進行綜合分析判斷，依據(jù)現(xiàn)場規(guī)程進行處理。

3 LCU常見故障現(xiàn)象及處理方法

（1）現(xiàn)地控制單元與廠站層設(shè)備通信中斷。退出與該現(xiàn)地控制單元相關(guān)的控制與調(diào)節(jié)功能，檢查廠站與對應(yīng)現(xiàn)地控制單元通信進程、工作狀態(tài)，檢查現(xiàn)地控制單元網(wǎng)絡(luò)接口模件以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的通信連接介質(zhì)，必要時，做好相關(guān)安全措施后在廠站層設(shè)備和現(xiàn)地控制單元側(cè)分別重啟通信進程。

（2）模擬量測點異常。退出與該測點相關(guān)的控制與調(diào)節(jié)功能，采用標(biāo)準(zhǔn)信號源檢測對應(yīng)現(xiàn)地控制單元模擬量采集通道是否正常，檢查相關(guān)電量變送器或傳感器是否正常，檢查數(shù)據(jù)庫中相關(guān)模擬量組態(tài)參數(shù)（如工程值范圍、死區(qū)值等）是否正確。

（3）溫度量測點異常。退出與該測點相關(guān)的控制與調(diào)節(jié)功能，用標(biāo)準(zhǔn)電阻檢驗對應(yīng)現(xiàn)地控制單元溫度量測點采集通道是否正常，檢查溫度傳感元件，檢查現(xiàn)地控制單元數(shù)據(jù)庫中相關(guān)溫度量的組態(tài)參數(shù)（如工程值范圍、死區(qū)值等）是否正常。

（4）開關(guān)量測點異常。退出與該測點相關(guān)的控制與調(diào)節(jié)功能，短接或斷開對應(yīng)現(xiàn)地控制單元開關(guān)量采集通道，以檢測模件是否正常，檢查現(xiàn)場開關(guān)量輸入回路是否短接或斷線。

（5）控制操作命令無響應(yīng)。檢查相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信是否正常，檢查相關(guān)控制流程是否出錯，檢查聯(lián)動設(shè)備動作條件是否滿足，檢查相關(guān)對象是否定義了不正確的約束條件。

（6）上位機控制命令發(fā)出后現(xiàn)場設(shè)備拒動。檢查開關(guān)量輸出模件是否有故障，檢查開關(guān)量輸出繼電器線圈或觸點是否正常，檢查開關(guān)量輸出工作電源是否投入或故障，檢查柜內(nèi)設(shè)備連接線或?qū)?yīng)二次回路的端子連接是否有松動，檢查被控設(shè)備本身電氣和機械等方面功能是否正常。

（7）上位機控制命令發(fā)出后現(xiàn)場設(shè)備動作不正常。檢查現(xiàn)場被控設(shè)備是否故障，檢查控制輸出脈沖寬度是否正常，檢查調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置是否合適。

（8）控制流程退出。檢查相應(yīng)判據(jù)條件是否出現(xiàn)測值錯誤，檢查判據(jù)條件所對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)是否不滿足控制流程要求，檢查判據(jù)條件限值是否錯誤。

（9）機組有功、無功功率調(diào)節(jié)異常。退出該機組自動發(fā)電控制、自動電壓控制，退出該機組的單機功率調(diào)節(jié)功能，檢查調(diào)節(jié)程序保護功能（如負荷差保護、調(diào)節(jié)最大時間保護、定子電流和轉(zhuǎn)子電流保護等）是否動作?，F(xiàn)地控制單元有功、無功功率控制調(diào)節(jié)輸出通道（包括I/O通道和通信通道）是否工作正常。

（10）機組自動退出自動發(fā)電控制、自動電壓控制。檢查調(diào)速器是否故障，檢查勵磁是否故障，檢查機組給定值調(diào)節(jié)是否失敗或超調(diào)，檢查是否因測點錯誤而出現(xiàn)機組狀態(tài)不明的現(xiàn)象，檢查計算機現(xiàn)地控制單元是否故障，檢查現(xiàn)地控制單元與廠站層設(shè)備之間的通信是否中斷。

（11）部分現(xiàn)地控制單元報警事件顯示滯后。檢查時間列表，確認其他節(jié)點的事件是否正常，檢查對應(yīng)現(xiàn)地控制單元是否出現(xiàn)事件、報警異常頻繁，檢查對應(yīng)現(xiàn)地控制單元CPU負荷率，檢查對應(yīng)現(xiàn)地控制單元網(wǎng)絡(luò)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)通信負荷。

（12）系統(tǒng)時間不同步。檢查GPS裝置和天線，檢查通信工作站實時進程，檢查其他節(jié)點的時鐘接受進程，檢查服務(wù)器對LCU實時進程，檢查處理GPS裝置的同步輸出信號是否正常，檢查LCU的同步信號電纜是否有故障。

（13）工作站與其他節(jié)點的通信異常。檢查通信進程，檢查系統(tǒng)物理連接，檢查監(jiān)控連接的路由器，檢查工作站上的數(shù)據(jù)庫。

（14）同期顯示成功而斷路器并未合閘。檢查同期裝置信號采集是否正常，檢查同期合閘回路是否正常，檢查斷路器操作機構(gòu)輔助觸點是否脫落或錯位，同期閉鎖繼電器是否正常，同期裝置和同期閉鎖繼電器是否發(fā)令不同步。

（15）機組非同期合閘。檢查同期裝置是否正常，檢查合閘回路是否誤接線，檢查同期輸入信號是否有錯誤，做同期回路準(zhǔn)確性實驗及假同期實驗。

（16）PLC的電源干擾故障?？杉咏右粋€帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。如果一個系統(tǒng)中含有多個擴展單元，則其電源必須與基本單元公用一個開關(guān)控制。良好的接地是保證PLC安全可靠的重要條件，為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接專用接地線，并且接地點要與其他設(shè)備分開。若達不到這種要求，也可采用公告接地方式。此外，接地線要足夠粗，接地電阻要小，接地點應(yīng)盡可能靠近PLC。

（17）上位機命令發(fā)出后，PLC也動作了，但是球閥沒有反應(yīng)。先檢查繼電器有沒有動作，如果繼電器動作了，看看繼電器底座是否完好，可以短接繼電器底座的出口端，如果球閥動作說明底座出現(xiàn)故障。

（18）數(shù)據(jù)或畫面不能實時刷新的處理如圖2所示。

圖2數(shù)據(jù)或畫面不能實時刷新的處理流程圖

4結(jié)語

通過對LCU常見故障現(xiàn)象分析和研究，我們發(fā)現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運行除了有穩(wěn)定的運行軟件和可靠的硬件之外，還與機組的運行環(huán)境有關(guān)。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的整定參數(shù)要隨著機組運行環(huán)境變化而作及時、相應(yīng)的調(diào)整或修改。此外，熟悉計算機監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案和LCU具體功能是正確地尋找故障原因的前提，而掌握LCU正確故障分析的方法、處理原則以及處理的方法才是故障排除的關(guān)鍵。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T8564-2003水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.

[2]中華人民共和國電力工業(yè)部.DLT 596-2005電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997.

[3]傅森林,吳玉泉.泉安水電站報廢重建機組降壓改造[J].中國水能及電氣化,2009(6):51-53.

[4]張巍,徐錦才,徐國君,等.水電站實時監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計[J].小水電,2004(4):38-43.

[5]林益江，盧麗珍，張仁貢.中小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的故障分析與處理[J].水電能源科學(xué),2009(5):275-278.

[6]張仁貢.水電站動力特性分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].水力發(fā)電學(xué)報,2010,29(4):240-244.

[7]張誠，陳國慶.水電廠電氣二次設(shè)備檢修[M].北京：中國電力出版社,2011.

[8]萬波,王新鵬,張明.工控組態(tài)軟件CIMPLICITY及應(yīng)用[J].電力自動化設(shè)備,2002(8):67-69.

中圖分類號：TV734.4

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）10-0034-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.10.013

收稿日期：2015-04-03

作者簡介：林益江（1964-），男，講師，研究方向：電氣設(shè)備控制。