靖海电厂DEH系统重大缺陷分析与处理

陈 运

(广东粤电靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223)

靖海电厂DEH系统重大缺陷分析与处理

陈 运

(广东粤电靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223)

靖海电厂自投产以来出现了OPC异常动作、信号翻转导致调门异常关闭、功率回路投入造成调门异常关闭等重大缺陷，经过详细排查及采取有效措施，缺陷已经消除。

DEH系统；OPC动作；信号翻转；异常减负荷

1 系统概述

广东粤电靖海发电有限公司2×600 MW+2×1 000 MW机组DCS系统均为北京ABB贝利控制有限公司的Symphony系统，DEH均设计为一体化系统，作为一个控制站挂在DCS环网上，与其他控制站采用一样的控制方式，配置了1个PCU控制柜以及2个端子柜，PCU内配置了2对冗余BRC。

2 OPC误动作

2.1 OPC软硬件介绍

软件回路逻辑做在BRC内，触发OPC动作有3个条件(或)：转速大于3 090 r/min；转速大于2 000 r/min时，转速的加速度大于4 r/min每个扫描周期；汽轮机在已经挂闸且中压缸排汽压力大于额定值的15%的情况下出现发电机并网开关跳闸(甩负荷)。硬件回路通过3块TPS02卡件及1块TPSTU02端子板实现，TPSTU02上有4排继电器，分别对应功率负荷不平衡、OPC、低压遮断、高压遮断。3块TPS02卡件独立运算，最终经过3取2逻辑再触发继电器动作。

2.2 故障情况

#1、#2机组自投产以来共发生了4次OPC异常动作，分别是2007年10月#2机组OPC动作、2007年11月#2机组OPC动作、2008年10月#1机组OPC动作、2009年5月#1机组OPC动作。

2.3 分析处理

前3次动作后经检查逻辑发现，2DOVERSPEED103、2DOSPACTIVE信号都没有出现，基本可以判断软回路103%超速及甩负荷没有发生，硬件回路故障因为缺乏监控手段，未能排除。因为此OPC动作具有偶然性，而且瞬间恢复，加上监控手段的不足，导致缺陷一直未能消除。为了彻底查找问题，在逻辑中增加了每个回路动作时的记录点，考虑到我厂处于电网的末端，经厂家同意将加速度动作的触发定值改为40 r/min每个扫描周期，把硬回路对应的输出继电器触点接到SOE卡件上。

在以上措施完善后，于2009年5月#1机组OPC再次动作，经过中试所的技术人员到现场排查逻辑回路，软硬件回路都没有动作记录。判定很可能是干扰造成误动，但是由于DCS系统的记录比较慢，干扰触发的保护动作未能记录到。为此，在机组小修期间重点排查了接入信号的抗干扰能力，最终发现DEH的3个转速信号使用的是同一根7芯电缆，没有采用独立屏蔽层，容易造成3路转速信号之间的相互干扰，经过试验和测试，证实了转速信号的抗干扰能力很差。重新敷设3根独立的屏蔽电缆后，OPC误动没有再出现。

3 BRC间信号翻转

3.1 故障情况

2011年6月6日11:05:47，#1机组DEH系统的“52#柜2BRC RUN OSP”报警，时间为2 s，且4个高压调门、2个中压调门同时小幅关闭，最大关闭幅度在10%，负荷由511 MW降到498 MW。

3.2 原因分析

经查阅DCS相关的历史趋势和DEH逻辑，确认是由“RUN”(运行)信号在BRC间传输时发生翻转导致的。

在DEH逻辑中，“RUN”信号在画面上对应一个投入按钮，在机组启动时，汽机挂闸后，起到打开主汽门的作用，按钮投入后则一直保持为“1”。从图1中看到，“RUN”信号在BRC1内有一个DO/L上网点(运行1)；在BRC2内也有一个DO/L上网点(运行2)，运行2信号引到几个调门开度指令。这次异常的直接原因就是运行2信号由“1”变成了“0”，导致几个调门的指令由当前值切到-3，但持续时间很短就恢复了。

图1 “RUN”信号在2对BRC间的通讯示意图

3.3 处理措施

利用检修的机会，与厂家一同对设备的软硬件进行检查及升级。梳理DEH系统内BRC间通讯的重要信号，对于能引起机组扰动等异常情况的重要信号增加3取2逻辑，防止翻转情况的发生，即在源BRC中把信号分成3个相同信号，同时通讯到另一对BRC中再执行3取2逻辑。对于一些不会引起机组异常情况的不涉及保护的通讯信号，增加屏蔽信号防止翻转。

增加了3取2逻辑的信号有RUN、OPEN VV、TPR ACTIVE。增加屏蔽信号的有CLOSE MSV2 R、CLOSE MSV1 L、CLOSE RSV2 R、CLOSE RSV1 L、START CV/IV LEAK TEST、OPEN OIL TEST SOLENOID、TEST HPT 8YV、TEST HPT 5YV、TEST HPT 7YV、TEST HPT 6YV、START MSV/RSV LEAK TEST、AUTO SET TARGET、R RSV TEST、L RSV TEST、TURB TRIPPED OSP SEL。

经过以上措施完善后，没有再出现信号翻转现象。

4 功率回路投入后负荷异常减少

4.1 异常情况

2013年8月25日02:40，#4机组负荷 500 MW，运行人员退出AGC运行模式，投入DEH功率回路后，汽机调门迅速关小，给水流量急剧减少，导致“给水流量低MFT”。

4.2 分析处理

经过详细排查逻辑发现，造成此次异常减负荷的主要原因是DEH系统中目标值(Target)及设定值(Setpoint)跟踪回路的逻辑设计存在缺陷，在功率回路中目标值跟踪回路的运算块运算顺序排列不连续，如图2所示，在块号为1433的功能码与块号为1439的功能码之间插入了块号为1449的功能码，由于BRC内部扫描是按照块号从小到大的顺序进行的，这就使得在功率回路投入后的每一个运算周期内，如果正好出现一次调频动作或者其他原因造成实际负荷波动的情况，设定值信号也随即发生变化，BRC继续扫描1956以后的块号，扫完一次再重新开始，那么块号1433的功能码数值开始变化，直到1438，但是块号1439的功能码数值决定于块号1449的功能码，而块号1439比块号1449先扫描，则造成块号1439的功能码读了块号1449的功能码的上一个扫描周期的数值，则造成目标值比设定值信号晚了一个扫描周期，那么块号1445的功能码就会产生偏差，触发HOLD信号，使块号1894的功能码产生闭锁。在功率回路投入后，目标值由当前阀位值0～100切换为当前负荷500 MW，但是由于块号1894的闭锁作用，设定值信号还保持为0～100数值，在功率PID中，设定值还是0～100的阀位值，但是PV值已经切换为当前负荷500 MW，那么在PID的作用下，阀位指令迅速减少，直到为0。

图2 目标值(Target)及设定值(Setpoint)跟踪回路示意图

经历史逻辑检查，在调试前已经增加了块号为1449的功能码，而在赋功能码块的时候未能按照逻辑运算的顺序从小到大来赋予，造成了这次异常。经过论证，删除块号1449的功能码后，此缺陷没有再次出现。DEH内部逻辑修改必须经过充分的论证，特别是对块号的赋予工作必须高度重视。

5 结语

以上3个缺陷直接影响着汽轮机的安全稳定运行，通过相关技术人员深入分析排查，已经查明原因并采取了有效的措施，缺陷得到有效消除，为相同或类似设备排查问题及制定防范措施提供了参考。

2014-05-29

陈运(1982—)，男，广东高要人，工程师，技师，研究方向：电厂自动控制。