萬(wàn)家寨大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障的判別與維護(hù)

劉偉

（黃河萬(wàn)家寨水利樞紐有限公司電站管理局，山西 偏關(guān) 036412）

1 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)

萬(wàn)家寨水利樞紐的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，由DAU 2000型模塊結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集單元（DAU）、監(jiān)控主機(jī)、管理計(jì)算機(jī)構(gòu)成。各種數(shù)據(jù)采集單元對(duì)所轄的儀器按照監(jiān)控主機(jī)的命令所設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)測(cè)量，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，暫存DAU中，并根據(jù)監(jiān)控主機(jī)的命令執(zhí)行主機(jī)傳送所測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集單元DAU2000系列，由NDA智能模塊、NDA專用不間斷電源、防潮加熱器和多功能分線排等幾部分組成，安裝在一個(gè)密封保護(hù)箱內(nèi)。

2 NDA智能模塊的故障判別與維護(hù)

數(shù)據(jù)采集單元（DAU）的內(nèi)部，可根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)對(duì)象配置不同類型及數(shù)量的NDA智能模塊；NDA專用不間斷電源為NDA模塊提供電源，內(nèi)含免維護(hù)蓄電池和充電器，正常情況下，由市電通過(guò)充電器給蓄電池充電，發(fā)生停電事件時(shí)，蓄電池可維持NDA模塊工作，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)性；多功能分線排用于將電源線和通信線合理地分接給DAU內(nèi)的各個(gè)部分，分線排內(nèi)含有保險(xiǎn)絲和開(kāi)關(guān)；防潮加熱器用于在潮濕環(huán)境下保證DAU內(nèi)部的相對(duì)干燥。常見(jiàn)故障如下：

1）供電電源不穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)際使用情況，如果系統(tǒng)供電電源不穩(wěn)定，在系統(tǒng)突然斷電或送電的時(shí)候，容易造成系統(tǒng)內(nèi)部分模塊的瞬時(shí)短路，呼叫不通。遇到這種情況，如果是一塊模塊，到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)模塊的電源端子進(jìn)行一次斷通，基本能恢復(fù)模塊功能。如果是多次的斷電或送電，那么即使是對(duì)模塊的電源端子進(jìn)行斷通，也很可能不能恢復(fù)此模塊的功能，電流的沖擊造成了此模塊的損壞，必須更換新的模塊。而且多次的斷電或送電，還可能造成系統(tǒng)大面積的癱瘓，必須使用筆記本電腦對(duì)所有模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查，找出問(wèn)題模塊，往往是幾塊或十幾塊出現(xiàn)問(wèn)題。排查的工作量非常大。

另外，反復(fù)斷電，也會(huì)沖擊現(xiàn)場(chǎng)DAU中給模塊供電的電源模塊，在檢查故障模塊時(shí)，也要檢查模塊輸出電壓是否正常，如果給模塊蓄電池供電的6 V電壓不夠，則模塊內(nèi)的蓄電池就是不能正常充電，那么在數(shù)據(jù)采集時(shí)就可能無(wú)法提供足夠的能量；如果7.7 V的電壓不夠，則模塊內(nèi)的用電就會(huì)不足，也無(wú)法完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，每個(gè)步驟不能完成，就會(huì)直接影響這個(gè)模塊對(duì)數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)工作。所以每個(gè)電源模塊的電壓輸出也是重點(diǎn)檢查項(xiàng)目。

為了避免斷電這個(gè)事故源的出現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)DAU所需的220 V交流電源，改用機(jī)組運(yùn)行的監(jiān)控中心集中供給的永不間斷電源。保證了的通電的持續(xù)性，避免了通斷電對(duì)模塊的沖擊。在給系統(tǒng)供電的總開(kāi)關(guān)處安裝了一臺(tái)隔離變壓器。阻斷了供電系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連接，防止了系統(tǒng)可能的漏電問(wèn)題影響到電廠內(nèi)其他部門相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行。

2）模塊協(xié)議不同。一套自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要運(yùn)行很多年，在這個(gè)過(guò)程中，不斷更新的模塊會(huì)出現(xiàn)不同的協(xié)議模式，雖然生產(chǎn)廠家考慮了模塊的向下兼容性，但是在實(shí)際應(yīng)用中，不同協(xié)議的模塊還是相互有影響的，相互干擾。一個(gè)出了問(wèn)題的模塊，在接收到系統(tǒng)采集計(jì)算機(jī)向它發(fā)出提取數(shù)據(jù)的指令后，它會(huì)反復(fù)的發(fā)送信息，造成整個(gè)線路出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁堵，或成片的模塊呼叫不通。當(dāng)然，在系統(tǒng)采集計(jì)算機(jī)向它發(fā)出提取數(shù)據(jù)的指令前，它還是呼叫正常的。這種情況在更換具有新協(xié)議的新模塊時(shí)候就時(shí)有發(fā)生。還有一種情況就是某天采集數(shù)據(jù)時(shí)，忽然幾塊模塊呼叫不通了，到現(xiàn)場(chǎng)通斷電也不通，但是放置幾天后又忽然全通了。凡此種種都是模塊之間的兼容性在作怪。這種故障也是最難排查的。

新模塊在使用前，要設(shè)置模塊的地址，如果不能一次設(shè)置成功，設(shè)置后查詢失敗或反復(fù)設(shè)置才能成功，那么很有可能這個(gè)模塊安裝在系統(tǒng)中就會(huì)出現(xiàn)前述的問(wèn)題。所以在設(shè)置模塊地址時(shí)，要徹底斷掉和系統(tǒng)的聯(lián)系，包括電源和信號(hào)。不然也可能對(duì)設(shè)置過(guò)程產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響我們的判斷。

3）數(shù)據(jù)異常。另外一種情況就是模塊的一切工作狀況都是正常的，尤其是差阻式內(nèi)觀儀器使用的模塊，由于測(cè)值變化小，一時(shí)很難看出模塊發(fā)生了問(wèn)題。這時(shí)就要對(duì)模塊所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)判斷模塊是否已經(jīng)損壞。如下圖1、圖2。

圖1 S14-22應(yīng)變計(jì)電阻值的過(guò)程線圖

S14-22應(yīng)變計(jì)在2004年5月開(kāi)始，電阻值一直在80上下波動(dòng)，檢查模塊是好的，但是人工觀測(cè)數(shù)據(jù)和自動(dòng)化有差別，找不到原因。后來(lái)對(duì)照同一模塊的其他儀器如圖2。

發(fā)現(xiàn)同一模塊其他通道的儀器也是在相同時(shí)段數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，所以判斷此模塊出現(xiàn)了故障，更換模塊后此模塊的所有儀器測(cè)值恢復(fù)正常。所以，由分析上圖可知，即使模塊在正常工作，采集回來(lái)的數(shù)據(jù)也可能是錯(cuò)誤的。

圖2 S14-23應(yīng)變計(jì)電阻值的過(guò)程線圖

自動(dòng)化觀測(cè)時(shí)，采集數(shù)據(jù)只是在一瞬間，沒(méi)有對(duì)比，所去數(shù)值不會(huì)是人工觀測(cè)時(shí)經(jīng)過(guò)判斷的值，那么測(cè)量結(jié)果就如圖1所示：S14-22應(yīng)變計(jì)2004年5月開(kāi)始到2007年4月這段時(shí)間的測(cè)值過(guò)程線了。這個(gè)儀器損壞的問(wèn)題就要和模塊損壞的問(wèn)題區(qū)別對(duì)待了。區(qū)別的方法就是和人工采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果人工觀測(cè)數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，曲線平滑，變化有規(guī)律，而自動(dòng)化測(cè)值曲線和人工觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線不符，則模塊可能有故障。反之，如果自動(dòng)化測(cè)值曲線和人工觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線相符，則是這支儀器出現(xiàn)了故障。另外一種情況就是此儀器所接的模塊通道壞了，更換通道就能試驗(yàn)看測(cè)量數(shù)據(jù)是否正常。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在的大壩監(jiān)測(cè)工作，不只是測(cè)量知識(shí)的應(yīng)用，而是包括電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)知識(shí)，通訊自動(dòng)化等方面知識(shí)的集合體。萬(wàn)家寨大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝于1999年，運(yùn)行了14年，在這14年間，系統(tǒng)運(yùn)行總體是平穩(wěn)的，但是也出現(xiàn)了很多問(wèn)題，快速判別這些故障并能夠排除故障，才能保證自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

建議如下：

1）制定監(jiān)測(cè)機(jī)房管理制度，定時(shí)對(duì)所有自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)的儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，對(duì)儀器加以判斷，分析異常原因。

2）保持持續(xù)不間斷電源的重要性。

3）選擇正確的儀器及自動(dòng)化系統(tǒng)廠家是做好監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)保障。