農村水電站LCU常見故障分析與處理

林益江，王　偉

（浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231）

農村水電站LCU常見故障分析與處理

林益江，王偉

（浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231）

摘要：水電站計算機監控系統中LCU直接與電廠的生產過程接口，是系統中最具面向對象分布特征的控制設備。針對目前農村水電站計算機監控系統，投入運行的時間不長，運行經驗欠缺、計算機軟件設計不完善、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。

關鍵詞：計算機監控系統；農村水電站；LCU；故障處理

1 LCU功能概述

水電站計算機監控系統通常可以分成兩大部分，一是對全廠設備進行集中控制的部分，稱之為廠級或廠站級監控系統；另一部分是位于水輪發電機層、開關站等設備附近的控制部分，稱為現地控制系統。現地控制系統的主要組成部分就是現地控制單元LCU（Local Control Unit），在水電廠計算機監控系統中，LCU直接與電廠的生產過程接口，是系統中最具面向對象分布特征的控制設備。現地控制單元的控制對象主要包括以下幾個部分：

（1）電廠發電設備，主要有水輪機、發電機、輔機、變壓器等；

（2）開關站，主要有母線、斷路器、隔離開關、接地刀閘等；

（3）公用設備，主要有廠用電系統、油系統、水系統、直流系統等；

（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設備附近，就地對被控對象的運行工況進行實時監視和控制，是電站計算機監控系統的較底層控制部分。原始數據在此進行采集和預處理，各種控制調節命令都通過它發出和完成控制閉環，它是整個監控系統中很重要、對可靠性要求很高的控制設備。用于水電廠的LCU按監控對象和安裝的位置可分為機組LCU、公用LCU、開關站LCU等。

由于電站的安全運行要求比較高，采用數據庫分層分布技術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據的相關操作，同時，也可以在LCU上進行數據庫的存儲、處理、備份等操作，操作機制靈活[6]。即使上位機系統癱瘓，通過下位機同樣可以實現開停機控制、數據處理、報表查詢打印等功能。水電站計算機監控網絡拓撲結構圖（見圖1）。

圖1水電站計算機監控網絡拓撲結構圖

2處理LCU故障的原則

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

（2）測點故障的識別及退出、重投測點等處理原則。發現測點數據值異常突變、頻繁跳變等情況，應退出該測點，并采取必要措施，防止設備誤動或監控系統資源占用；對與機組功率測量有關的電氣模擬量，應退出相應的功率調節控制功能。

（3）網絡通訊中斷的類型、現象及設備監測手段。測點故障、通信中斷、掉電、程序鎖死、失控、離線等引起設備缺乏保護或遠方監視手段時，應采取現場監視方式或將設備轉換到安全工況。當出現上述故障時，應立即在現地控制單元上，將“遠控方式”切換到“現地”，并在現地加強監視。

（4）設備故障、事故報警后的自動處理內容、人工干預措施。發生設備故障、事故時，應查閱事件順序記錄、事故追憶記錄及相關監視畫面，進行綜合分析判斷，依據現場規程進行處理。

3 LCU常見故障現象及處理方法

（1）現地控制單元與廠站層設備通信中斷。退出與該現地控制單元相關的控制與調節功能，檢查廠站與對應現地控制單元通信進程、工作狀態，檢查現地控制單元網絡接口模件以及相關網絡的通信連接介質，必要時，做好相關安全措施后在廠站層設備和現地控制單元側分別重啟通信進程。

（2）模擬量測點異常。退出與該測點相關的控制與調節功能，采用標準信號源檢測對應現地控制單元模擬量采集通道是否正常，檢查相關電量變送器或傳感器是否正常，檢查數據庫中相關模擬量組態參數（如工程值范圍、死區值等）是否正確。

（3）溫度量測點異常。退出與該測點相關的控制與調節功能，用標準電阻檢驗對應現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，檢查現地控制單元數據庫中相關溫度量的組態參數（如工程值范圍、死區值等）是否正常。

（4）開關量測點異常。退出與該測點相關的控制與調節功能，短接或斷開對應現地控制單元開關量采集通道，以檢測模件是否正常，檢查現場開關量輸入回路是否短接或斷線。

（5）控制操作命令無響應。檢查相關監控系統網絡通信是否正常，檢查相關控制流程是否出錯，檢查聯動設備動作條件是否滿足，檢查相關對象是否定義了不正確的約束條件。

（6）上位機控制命令發出后現場設備拒動。檢查開關量輸出模件是否有故障，檢查開關量輸出繼電器線圈或觸點是否正常，檢查開關量輸出工作電源是否投入或故障，檢查柜內設備連接線或對應二次回路的端子連接是否有松動，檢查被控設備本身電氣和機械等方面功能是否正常。

（7）上位機控制命令發出后現場設備動作不正常。檢查現場被控設備是否故障，檢查控制輸出脈沖寬度是否正常，檢查調節參數設置是否合適。

（8）控制流程退出。檢查相應判據條件是否出現測值錯誤，檢查判據條件所對應的設備狀態是否不滿足控制流程要求，檢查判據條件限值是否錯誤。

（9）機組有功、無功功率調節異常。退出該機組自動發電控制、自動電壓控制，退出該機組的單機功率調節功能，檢查調節程序保護功能（如負荷差保護、調節最大時間保護、定子電流和轉子電流保護等）是否動作。現地控制單元有功、無功功率控制調節輸出通道（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電控制、自動電壓控制。檢查調速器是否故障，檢查勵磁是否故障，檢查機組給定值調節是否失敗或超調，檢查是否因測點錯誤而出現機組狀態不明的現象，檢查計算機現地控制單元是否故障，檢查現地控制單元與廠站層設備之間的通信是否中斷。

（11）部分現地控制單元報警事件顯示滯后。檢查時間列表，確認其他節點的事件是否正常，檢查對應現地控制單元是否出現事件、報警異常頻繁，檢查對應現地控制單元CPU負荷率，檢查對應現地控制單元網絡節點網絡通信負荷。

（12）系統時間不同步。檢查GPS裝置和天線，檢查通信工作站實時進程，檢查其他節點的時鐘接受進程，檢查服務器對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）工作站與其他節點的通信異常。檢查通信進程，檢查系統物理連接，檢查監控連接的路由器，檢查工作站上的數據庫。

（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，做同期回路準確性實驗及假同期實驗。

（16）PLC的電源干擾故障。可加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設備與地之間的干擾，提高系統的可靠性。如果一個系統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，應給PLC接專用接地線，并且接地點要與其他設備分開。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，接地點應盡可能靠近PLC。

（17）上位機命令發出后，PLC也動作了，但是球閥沒有反應。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故障。

（18）數據或畫面不能實時刷新的處理如圖2所示。

圖2數據或畫面不能實時刷新的處理流程圖

4結語

通過對LCU常見故障現象分析和研究，我們發現計算機監控系統的安全可靠運行除了有穩定的運行軟件和可靠的硬件之外，還與機組的運行環境有關。監控系統設計和調試的整定參數要隨著機組運行環境變化而作及時、相應的調整或修改。此外，熟悉計算機監控系統的總體設計方案和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鍵。

參考文獻：

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中圖分類號：TV734.4

文獻標識碼：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：電氣設備控制。