万家寨大坝监测系统故障的判别与维护

刘伟

（黄河万家寨水利枢纽有限公司电站管理局，山西 偏关 036412）

1 数据自动采集系统

万家寨水利枢纽的数据自动采集系统，由DAU 2000型模块结构数据采集单元（DAU）、监控主机、管理计算机构成。各种数据采集单元对所辖的仪器按照监控主机的命令所设定的时间自动测量，并转换为数字量，暂存DAU中，并根据监控主机的命令执行主机传送所测数据。数据采集单元DAU2000系列，由NDA智能模块、NDA专用不间断电源、防潮加热器和多功能分线排等几部分组成，安装在一个密封保护箱内。

2 NDA智能模块的故障判别与维护

数据采集单元（DAU）的内部，可根据不同的监测对象配置不同类型及数量的NDA智能模块；NDA专用不间断电源为NDA模块提供电源，内含免维护蓄电池和充电器，正常情况下，由市电通过充电器给蓄电池充电，发生停电事件时，蓄电池可维持NDA模块工作，保证测量数据的连续性；多功能分线排用于将电源线和通信线合理地分接给DAU内的各个部分，分线排内含有保险丝和开关；防潮加热器用于在潮湿环境下保证DAU内部的相对干燥。常见故障如下：

1）供电电源不稳定。根据实际使用情况，如果系统供电电源不稳定，在系统突然断电或送电的时候，容易造成系统内部分模块的瞬时短路，呼叫不通。遇到这种情况，如果是一块模块，到现场对模块的电源端子进行一次断通，基本能恢复模块功能。如果是多次的断电或送电，那么即使是对模块的电源端子进行断通，也很可能不能恢复此模块的功能，电流的冲击造成了此模块的损坏，必须更换新的模块。而且多次的断电或送电，还可能造成系统大面积的瘫痪，必须使用笔记本电脑对所有模块进行现场排查，找出问题模块，往往是几块或十几块出现问题。排查的工作量非常大。

另外，反复断电，也会冲击现场DAU中给模块供电的电源模块，在检查故障模块时，也要检查模块输出电压是否正常，如果给模块蓄电池供电的6 V电压不够，则模块内的蓄电池就是不能正常充电，那么在数据采集时就可能无法提供足够的能量；如果7.7 V的电压不够，则模块内的用电就会不足，也无法完成数据存储功能，每个步骤不能完成，就会直接影响这个模块对数据的采集存储工作。所以每个电源模块的电压输出也是重点检查项目。

为了避免断电这个事故源的出现，现场DAU所需的220 V交流电源，改用机组运行的监控中心集中供给的永不间断电源。保证了的通电的持续性，避免了通断电对模块的冲击。在给系统供电的总开关处安装了一台隔离变压器。阻断了供电系统和监测系统的连接，防止了系统可能的漏电问题影响到电厂内其他部门相关设备的正常运行。

2）模块协议不同。一套自动化监测系统要运行很多年，在这个过程中，不断更新的模块会出现不同的协议模式，虽然生产厂家考虑了模块的向下兼容性，但是在实际应用中，不同协议的模块还是相互有影响的，相互干扰。一个出了问题的模块，在接收到系统采集计算机向它发出提取数据的指令后，它会反复的发送信息，造成整个线路出现数据拥堵，或成片的模块呼叫不通。当然，在系统采集计算机向它发出提取数据的指令前，它还是呼叫正常的。这种情况在更换具有新协议的新模块时候就时有发生。还有一种情况就是某天采集数据时，忽然几块模块呼叫不通了，到现场通断电也不通，但是放置几天后又忽然全通了。凡此种种都是模块之间的兼容性在作怪。这种故障也是最难排查的。

新模块在使用前，要设置模块的地址，如果不能一次设置成功，设置后查询失败或反复设置才能成功，那么很有可能这个模块安装在系统中就会出现前述的问题。所以在设置模块地址时，要彻底断掉和系统的联系，包括电源和信号。不然也可能对设置过程产生影响，进而影响我们的判断。

3）数据异常。另外一种情况就是模块的一切工作状况都是正常的，尤其是差阻式内观仪器使用的模块，由于测值变化小，一时很难看出模块发生了问题。这时就要对模块所采集的数据进行分析，来判断模块是否已经损坏。如下图1、图2。

图1 S14-22应变计电阻值的过程线图

S14-22应变计在2004年5月开始，电阻值一直在80上下波动，检查模块是好的，但是人工观测数据和自动化有差别，找不到原因。后来对照同一模块的其他仪器如图2。

发现同一模块其他通道的仪器也是在相同时段数据出现异常，所以判断此模块出现了故障，更换模块后此模块的所有仪器测值恢复正常。所以，由分析上图可知，即使模块在正常工作，采集回来的数据也可能是错误的。

图2 S14-23应变计电阻值的过程线图

自动化观测时，采集数据只是在一瞬间，没有对比，所去数值不会是人工观测时经过判断的值，那么测量结果就如图1所示：S14-22应变计2004年5月开始到2007年4月这段时间的测值过程线了。这个仪器损坏的问题就要和模块损坏的问题区别对待了。区别的方法就是和人工采集的数据进行比较，如果人工观测数据比较稳定，曲线平滑，变化有规律，而自动化测值曲线和人工观测数据曲线不符，则模块可能有故障。反之，如果自动化测值曲线和人工观测数据曲线相符，则是这支仪器出现了故障。另外一种情况就是此仪器所接的模块通道坏了，更换通道就能试验看测量数据是否正常。

3 结语

现在的大坝监测工作，不只是测量知识的应用，而是包括电子技术，计算机知识，通讯自动化等方面知识的集合体。万家寨大坝自动化监测系统安装于1999年，运行了14年，在这14年间，系统运行总体是平稳的，但是也出现了很多问题，快速判别这些故障并能够排除故障，才能保证自动化系统运行及监测数据的连续性。

建议如下：

1）制定监测机房管理制度，定时对所有自动化测点的仪器进行数据检查，及时发现异常数据，对仪器加以判断，分析异常原因。

2）保持持续不间断电源的重要性。

3）选择正确的仪器及自动化系统厂家是做好监测工作的基础保障。