某新型试验舰电站监控系统故障诊断与分析

石 磊，陈 颖

（1.海军驻上海七一一所军事代表室，上海 201108；2.海装驻上海地区军事代表局，上海 201210）

某新型试验舰电站监控系统故障诊断与分析

石 磊1，陈 颖2

（1.海军驻上海七一一所军事代表室，上海 201108；2.海装驻上海地区军事代表局，上海 201210）

对某型试验舰电站监控系统检验中发生的偶发性自动并联运行故障进行了诊断和分析。通过采用理论分析和试验测试相结合的方法，根本上解决了该故障。过程中的分析方法和积累的经验，对后续舰船该型系统故障分析有重要的借鉴意义。

舰船电站；监控系统；自动并联；故障分析

0 引言

电站监控系统是对舰船副机电站实施遥信、遥测和遥控的中枢系统，是实现电站自动化和现代化的高级组成部分。随着现代控制理论和可编程控制芯片的飞速发展，高级复杂控制程序和大规模集成控制电路在新型舰船电站监控系统上的应用上也愈加普遍[1,2]。由于该类系统高新科技含量高、技术密集，在提供强大功能的同时，也给故障诊断和分析带来一定困难。因此，研究和分析舰船电站监控系统的故障具有十分重要的现实意义。

1 电站监控系统简介

电站监控系统监控对象主要为3套舰用柴油发电机组，监控系统由控制和监测两个分系统组成，两个分系统相对独立工作。控制系统主要由可编程控制器（PLC）、电站控制与保护模块（PPU）组成；监测系统由主机、显示器、打印机、PPU及数据处理模块等构成的总线型检测系统。电站监控系统原理框图如图1所示。

2 电站监控系统故障现象

根据故障严重程度不同，电站监控系统的故障机组处理功能试验包括两个大项，即：当在网运行机组（单机或并联）中有一机组发生B类故障时，监控系统应报警并启动备用机组，备用机组投网供电后，故障机组自动卸载、解列、停机；而当在网运行机组（单机或并联）中有一机组发生A类故障时，监控系统应急停故障机组并报警，同时自动启动备用机组，令其并网供电。

图1 监控系统原理框图

在机组并联运行时，若总负载大于单台机组 95%发电机额定功率时，伴随A类故障发生紧急停机的同时，监控系统的卸载指令即被触发，将卸去空调、风机、厨房设备、机修设备等用电级别较低的负载，该功能亦称为一级卸载[3]。

在进行该电站监控系统故障机组处理功能试验的过程中，发电机组处于下面状态：1#机组与2#机组并联运行，平均负载45%额定功率，3#机组为备用机组。当采用模拟方法，使2#机组发生B类故障时，3#机组应该自动启动、并网，然后2#机组自动解列、停机。

但是，当2#机组发生B类故障的同时，却发生了一级卸载故障。而后多次重复该操作，均不再发生。

在对应的同等情况下，模拟1#机组和3#机组B类故障时，均未发生一级卸载。

3 故障原因诊断与分析

由于该故障属于偶发性故障，因此初步诊断原因可能有以下几点：

1）A类与B类故障偶尔判定混淆；

2）在某单个采样周期，确有A类故障产生，但系统未检测到，故没有紧急停机；

3）PLC工作不可靠或其供电电源不稳定；

4）接线错误，并伴随有接触不良现象发生。

根据以上诊断原因，我们逐一进行分析和排查。

若系统将B类故障偶尔判定为A类故障，2#机组应紧急停机，故否定。

若在某瞬间确有A类故障产生，并且采样周期内未检测到，那么2#机组保持运行状态是正确的。但是，一级卸载是以功率为判定条件的，与A类故障并无直接联系。即便是存在只有一台机组工作的瞬间，那么总负载也只有 90%额定功率，未达到一级卸载之判定条件。所以，这种可能不成立。

PLC工作不可靠在很大程度上是由于供电开关电源的功率输出不足或者电压不稳造成的[4]，但是 PLC和供电电源的送检结果为合格，因此排除该原因。

那么，焦点就集中在接线问题上。可是，在经过大量核查工作后，并没有发现接线与图纸不符的地方。不过，却发现在监控系统面板上安装有另一家公司的报警复示板。因此，在实施第二次核查过程中，2#机组B类故障、一级卸载和监控系统与报警复示板的接口部分成为核查重点。

图2 监控系统内部PXT端子接线图（部分）

核查过程中发现，2#机组的一级卸载和B类故障的内部进线端子分别为PXT-45和PXT-46（如图2所示）。而一级卸载的出线端子接在 PXT-6、PXT-84，B类故障出线端子接在DX6-4（二号继电器板）。

不过，在核查报警复示板的接线时发现，从PXT-45至PXT-50，其出线端还接在复示板上的RT1-0至RT1-5上端子上（如图3所示）。不难发现，PXT-45至PXT-50端子与RT1-0至RT1-5端子，无论从端子功能定义还是从选线型号上（☆号为线型标识），都完全不符。再根据图2中相应端子出线位置，可以断定：图3所示的接线原理图是错误的。

图3 机舱组合报警复示板接线图

那么，连接在报警复示板的出线端子究竟在何处。我们从线型和功能定义入手，终于找到如图4所示的接线图。很明显，图3中所示的PXT-45至PXT-50端子应该是FXT-45至FXT-50端子，再次印证了上述结论。

图4 监控系统内部FXT端子接线图（部分）

重新更改接线的过程中还发现，在原来错误接线的RT1-0、RT1-1端子间残留金属丝。于是，整个故障事件的根本原因已查明：PXT-45和PXT-46错误地连接在了报警复示板上。由于监控系统试验时，报警系统尚未开启，因此该复示板并未供电，对应的 RT1-0和RT1-1间残留的金属丝，使PXT-45和PXT-46发生偶然间短路。那么，当2#机组B类故障触发时，如果短路状态存在，就会导致一级卸载，事件的偶然性也得到合理解释。按照该思路，复现了故障。

处理方法：正确接线，对全部监控系统接线端进行紧固和清洁。

4 结论

通过电站监控系统的故障诊断和分析，我们可以总结以下几点经验：

1）验收试验要严谨细心。如果没有严谨的工作精神、细心的工作态度，就不会发现仅发生一次的偶然性故障。通过后续的结果可以看到，该故障将给部队带来无穷后患，极有可能发生重大事故，但根本原因又不易察觉；

2）排查故障要思维缜密。在上百份资料，上千张图纸的面前，想要完成核查工作并找出故障原因，没有清晰的思路、缜密的思维是难以完成的。要善于抓住主要矛盾，多渠道、多角度、成系统地分析问题，才能发现本案例中原来是印刷体的字母“F”和“R”惹的祸；

3）躬身实践要敢于质疑。任何设备都是来源于实践的需求，最终应用到实践中去。因此，躬身实践是解决任何问题和故障的法宝。当实践过程中发现的问题与理论、图纸、软件等发生矛盾时，在尊重的基础上要有敢于质疑的精神。

[1]孙文福.船舶电站柴油发电机组网络式监控技术研究[D].哈尔滨工程大学,2006.

[2]黄伦坤,朱正鹏,刘宗德.船舶电站及其自动装置[M].北京: 人民交通出版社,1994.

[3]某型舰电站监控系统技术规格书[Z].中国船舶重工集团第七一一研究所,2011.

[4]郑万章.基于 PLC的船舶电站网络式监控系统的研究[D].大连海事大学,2007.

Fault Diagnosis and Analysis on Power Station Monitoring System of New Test Vessel

SHI Lei1,CHEN Ying2
(1.Naval Representative Office inNO.711 Research Institute,Shanghai 201108,China; 2.Naval Representative Department in Shanghai Region,Shanghai 201210,China)

The power station monitoring system (PSMS) of a new test vessel isNOt able to auto-parallel power generators occasionally.The diagnosis and analysis of this fault are studied in the paper.The final solution is based on theory analysis and experimental verification.The analysis method and test experience of the fault make sense for some similar PSMS and follow up vessels.

power station,monitoring system,auto-parallel,fault analysis

TM764.2

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.03.005

石磊（1982-），男，博士，工程师，研究方向：舰船机电系统。