农村水电站LCU常见故障分析与处理

林益江，王　伟

（浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231）

农村水电站LCU常见故障分析与处理

林益江，王伟

（浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231）

摘要：水电站计算机监控系统中LCU直接与电厂的生产过程接口，是系统中最具面向对象分布特征的控制设备。针对目前农村水电站计算机监控系统，投入运行的时间不长，运行经验欠缺、计算机软件设计不完善、分析和排除故障能力不足等问题。介绍LCU的具体功能、处理LCU故障应遵守的原则以及运行中LCU常见故障及故障的处理方法，为同类型水电站LCU的运行维护和检修提供借鉴。

关键词：计算机监控系统；农村水电站；LCU；故障处理

1 LCU功能概述

水电站计算机监控系统通常可以分成两大部分，一是对全厂设备进行集中控制的部分，称之为厂级或厂站级监控系统；另一部分是位于水轮发电机层、开关站等设备附近的控制部分，称为现地控制系统。现地控制系统的主要组成部分就是现地控制单元LCU（Local Control Unit），在水电厂计算机监控系统中，LCU直接与电厂的生产过程接口，是系统中最具面向对象分布特征的控制设备。现地控制单元的控制对象主要包括以下几个部分：

（1）电厂发电设备，主要有水轮机、发电机、辅机、变压器等；

（2）开关站，主要有母线、断路器、隔离开关、接地刀闸等；

（3）公用设备，主要有厂用电系统、油系统、水系统、直流系统等；

（4）闸门，主要有进水口闸门、泄洪闸门等。

LCU一般布置在电站生产设备附近，就地对被控对象的运行工况进行实时监视和控制，是电站计算机监控系统的较底层控制部分。原始数据在此进行采集和预处理，各种控制调节命令都通过它发出和完成控制闭环，它是整个监控系统中很重要、对可靠性要求很高的控制设备。用于水电厂的LCU按监控对象和安装的位置可分为机组LCU、公用LCU、开关站LCU等。

由于电站的安全运行要求比较高，采用数据库分层分布技术有利于提高电站的安全性和可靠性。运行人员不但可以在上位机进行数据的相关操作，同时，也可以在LCU上进行数据库的存储、处理、备份等操作，操作机制灵活[6]。即使上位机系统瘫痪，通过下位机同样可以实现开停机控制、数据处理、报表查询打印等功能。水电站计算机监控网络拓扑结构图（见图1）。

图1水电站计算机监控网络拓扑结构图

2处理LCU故障的原则

（1）处理故障时，应避免在故障原因未清除的情况下，更换设备或重投电源引起事故扩大或重复烧毁设备。应避免故障扩大。

（2）测点故障的识别及退出、重投测点等处理原则。发现测点数据值异常突变、频繁跳变等情况，应退出该测点，并采取必要措施，防止设备误动或监控系统资源占用；对与机组功率测量有关的电气模拟量，应退出相应的功率调节控制功能。

（3）网络通讯中断的类型、现象及设备监测手段。测点故障、通信中断、掉电、程序锁死、失控、离线等引起设备缺乏保护或远方监视手段时，应采取现场监视方式或将设备转换到安全工况。当出现上述故障时，应立即在现地控制单元上，将“远控方式”切换到“现地”，并在现地加强监视。

（4）设备故障、事故报警后的自动处理内容、人工干预措施。发生设备故障、事故时，应查阅事件顺序记录、事故追忆记录及相关监视画面，进行综合分析判断，依据现场规程进行处理。

3 LCU常见故障现象及处理方法

（1）现地控制单元与厂站层设备通信中断。退出与该现地控制单元相关的控制与调节功能，检查厂站与对应现地控制单元通信进程、工作状态，检查现地控制单元网络接口模件以及相关网络的通信连接介质，必要时，做好相关安全措施后在厂站层设备和现地控制单元侧分别重启通信进程。

（2）模拟量测点异常。退出与该测点相关的控制与调节功能，采用标准信号源检测对应现地控制单元模拟量采集通道是否正常，检查相关电量变送器或传感器是否正常，检查数据库中相关模拟量组态参数（如工程值范围、死区值等）是否正确。

（3）温度量测点异常。退出与该测点相关的控制与调节功能，用标准电阻检验对应现地控制单元温度量测点采集通道是否正常，检查温度传感元件，检查现地控制单元数据库中相关温度量的组态参数（如工程值范围、死区值等）是否正常。

（4）开关量测点异常。退出与该测点相关的控制与调节功能，短接或断开对应现地控制单元开关量采集通道，以检测模件是否正常，检查现场开关量输入回路是否短接或断线。

（5）控制操作命令无响应。检查相关监控系统网络通信是否正常，检查相关控制流程是否出错，检查联动设备动作条件是否满足，检查相关对象是否定义了不正确的约束条件。

（6）上位机控制命令发出后现场设备拒动。检查开关量输出模件是否有故障，检查开关量输出继电器线圈或触点是否正常，检查开关量输出工作电源是否投入或故障，检查柜内设备连接线或对应二次回路的端子连接是否有松动，检查被控设备本身电气和机械等方面功能是否正常。

（7）上位机控制命令发出后现场设备动作不正常。检查现场被控设备是否故障，检查控制输出脉冲宽度是否正常，检查调节参数设置是否合适。

（8）控制流程退出。检查相应判据条件是否出现测值错误，检查判据条件所对应的设备状态是否不满足控制流程要求，检查判据条件限值是否错误。

（9）机组有功、无功功率调节异常。退出该机组自动发电控制、自动电压控制，退出该机组的单机功率调节功能，检查调节程序保护功能（如负荷差保护、调节最大时间保护、定子电流和转子电流保护等）是否动作。现地控制单元有功、无功功率控制调节输出通道（包括I/O通道和通信通道）是否工作正常。

（10）机组自动退出自动发电控制、自动电压控制。检查调速器是否故障，检查励磁是否故障，检查机组给定值调节是否失败或超调，检查是否因测点错误而出现机组状态不明的现象，检查计算机现地控制单元是否故障，检查现地控制单元与厂站层设备之间的通信是否中断。

（11）部分现地控制单元报警事件显示滞后。检查时间列表，确认其他节点的事件是否正常，检查对应现地控制单元是否出现事件、报警异常频繁，检查对应现地控制单元CPU负荷率，检查对应现地控制单元网络节点网络通信负荷。

（12）系统时间不同步。检查GPS装置和天线，检查通信工作站实时进程，检查其他节点的时钟接受进程，检查服务器对LCU实时进程，检查处理GPS装置的同步输出信号是否正常，检查LCU的同步信号电缆是否有故障。

（13）工作站与其他节点的通信异常。检查通信进程，检查系统物理连接，检查监控连接的路由器，检查工作站上的数据库。

（14）同期显示成功而断路器并未合闸。检查同期装置信号采集是否正常，检查同期合闸回路是否正常，检查断路器操作机构辅助触点是否脱落或错位，同期闭锁继电器是否正常，同期装置和同期闭锁继电器是否发令不同步。

（15）机组非同期合闸。检查同期装置是否正常，检查合闸回路是否误接线，检查同期输入信号是否有错误，做同期回路准确性实验及假同期实验。

（16）PLC的电源干扰故障。可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果一个系统中含有多个扩展单元，则其电源必须与基本单元公用一个开关控制。良好的接地是保证PLC安全可靠的重要条件，为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用接地线，并且接地点要与其他设备分开。若达不到这种要求，也可采用公告接地方式。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC。

（17）上位机命令发出后，PLC也动作了，但是球阀没有反应。先检查继电器有没有动作，如果继电器动作了，看看继电器底座是否完好，可以短接继电器底座的出口端，如果球阀动作说明底座出现故障。

（18）数据或画面不能实时刷新的处理如图2所示。

图2数据或画面不能实时刷新的处理流程图

4结语

通过对LCU常见故障现象分析和研究，我们发现计算机监控系统的安全可靠运行除了有稳定的运行软件和可靠的硬件之外，还与机组的运行环境有关。监控系统设计和调试的整定参数要随着机组运行环境变化而作及时、相应的调整或修改。此外，熟悉计算机监控系统的总体设计方案和LCU具体功能是正确地寻找故障原因的前提，而掌握LCU正确故障分析的方法、处理原则以及处理的方法才是故障排除的关键。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T8564-2003水轮发电机组安装技术规范[S].北京:中国标准出版社,2004.

[2]中华人民共和国电力工业部.DLT 596-2005电力设备预防性试验规程[S].北京:中国标准出版社,1997.

[3]傅森林,吴玉泉.泉安水电站报废重建机组降压改造[J].中国水能及电气化,2009(6):51-53.

[4]张巍,徐锦才,徐国君,等.水电站实时监控系统数据库的优化设计[J].小水电,2004(4):38-43.

[5]林益江，卢丽珍，张仁贡.中小型水电站计算机监控系统的故障分析与处理[J].水电能源科学,2009(5):275-278.

[6]张仁贡.水电站动力特性分析数据库系统的研究与应用[J].水力发电学报,2010,29(4):240-244.

[7]张诚，陈国庆.水电厂电气二次设备检修[M].北京：中国电力出版社,2011.

[8]万波,王新鹏,张明.工控组态软件CIMPLICITY及应用[J].电力自动化设备,2002(8):67-69.

中图分类号：TV734.4

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）10-0034-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.10.013

收稿日期：2015-04-03

作者简介：林益江（1964-），男，讲师，研究方向：电气设备控制。