靖海電廠DEH系統重大缺陷分析與處理

陳 運

(廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽 515223)

靖海電廠DEH系統重大缺陷分析與處理

陳 運

(廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽 515223)

靖海電廠自投產以來出現了OPC異常動作、信號翻轉導致調門異常關閉、功率回路投入造成調門異常關閉等重大缺陷，經過詳細排查及采取有效措施，缺陷已經消除。

DEH系統；OPC動作；信號翻轉；異常減負荷

1 系統概述

廣東粵電靖海發電有限公司2×600 MW+2×1 000 MW機組DCS系統均為北京ABB貝利控制有限公司的Symphony系統，DEH均設計為一體化系統，作為一個控制站掛在DCS環網上，與其他控制站采用一樣的控制方式，配置了1個PCU控制柜以及2個端子柜，PCU內配置了2對冗余BRC。

2 OPC誤動作

2.1 OPC軟硬件介紹

軟件回路邏輯做在BRC內，觸發OPC動作有3個條件(或)：轉速大于3 090 r/min；轉速大于2 000 r/min時，轉速的加速度大于4 r/min每個掃描周期；汽輪機在已經掛閘且中壓缸排汽壓力大于額定值的15%的情況下出現發電機并網開關跳閘(甩負荷)。硬件回路通過3塊TPS02卡件及1塊TPSTU02端子板實現，TPSTU02上有4排繼電器，分別對應功率負荷不平衡、OPC、低壓遮斷、高壓遮斷。3塊TPS02卡件獨立運算，最終經過3取2邏輯再觸發繼電器動作。

2.2 故障情況

#1、#2機組自投產以來共發生了4次OPC異常動作，分別是2007年10月#2機組OPC動作、2007年11月#2機組OPC動作、2008年10月#1機組OPC動作、2009年5月#1機組OPC動作。

2.3 分析處理

前3次動作后經檢查邏輯發現，2DOVERSPEED103、2DOSPACTIVE信號都沒有出現，基本可以判斷軟回路103%超速及甩負荷沒有發生，硬件回路故障因為缺乏監控手段，未能排除。因為此OPC動作具有偶然性，而且瞬間恢復，加上監控手段的不足，導致缺陷一直未能消除。為了徹底查找問題，在邏輯中增加了每個回路動作時的記錄點，考慮到我廠處于電網的末端，經廠家同意將加速度動作的觸發定值改為40 r/min每個掃描周期，把硬回路對應的輸出繼電器觸點接到SOE卡件上。

在以上措施完善后，于2009年5月#1機組OPC再次動作，經過中試所的技術人員到現場排查邏輯回路，軟硬件回路都沒有動作記錄。判定很可能是干擾造成誤動，但是由于DCS系統的記錄比較慢，干擾觸發的保護動作未能記錄到。為此，在機組小修期間重點排查了接入信號的抗干擾能力，最終發現DEH的3個轉速信號使用的是同一根7芯電纜，沒有采用獨立屏蔽層，容易造成3路轉速信號之間的相互干擾，經過試驗和測試，證實了轉速信號的抗干擾能力很差。重新敷設3根獨立的屏蔽電纜后，OPC誤動沒有再出現。

3 BRC間信號翻轉

3.1 故障情況

2011年6月6日11:05:47，#1機組DEH系統的“52#柜2BRC RUN OSP”報警，時間為2 s，且4個高壓調門、2個中壓調門同時小幅關閉，最大關閉幅度在10%，負荷由511 MW降到498 MW。

3.2 原因分析

經查閱DCS相關的歷史趨勢和DEH邏輯，確認是由“RUN”(運行)信號在BRC間傳輸時發生翻轉導致的。

在DEH邏輯中，“RUN”信號在畫面上對應一個投入按鈕，在機組啟動時，汽機掛閘后，起到打開主汽門的作用，按鈕投入后則一直保持為“1”。從圖1中看到，“RUN”信號在BRC1內有一個DO/L上網點(運行1)；在BRC2內也有一個DO/L上網點(運行2)，運行2信號引到幾個調門開度指令。這次異常的直接原因就是運行2信號由“1”變成了“0”，導致幾個調門的指令由當前值切到-3，但持續時間很短就恢復了。

圖1 “RUN”信號在2對BRC間的通訊示意圖

3.3 處理措施

利用檢修的機會，與廠家一同對設備的軟硬件進行檢查及升級。梳理DEH系統內BRC間通訊的重要信號，對于能引起機組擾動等異常情況的重要信號增加3取2邏輯，防止翻轉情況的發生，即在源BRC中把信號分成3個相同信號，同時通訊到另一對BRC中再執行3取2邏輯。對于一些不會引起機組異常情況的不涉及保護的通訊信號，增加屏蔽信號防止翻轉。

增加了3取2邏輯的信號有RUN、OPEN VV、TPR ACTIVE。增加屏蔽信號的有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。

經過以上措施完善后，沒有再出現信號翻轉現象。

4 功率回路投入后負荷異常減少

4.1 異常情況

2013年8月25日02:40，#4機組負荷 500 MW，運行人員退出AGC運行模式，投入DEH功率回路后，汽機調門迅速關小，給水流量急劇減少，導致“給水流量低MFT”。

4.2 分析處理

經過詳細排查邏輯發現，造成此次異常減負荷的主要原因是DEH系統中目標值(Target)及設定值(Setpoint)跟蹤回路的邏輯設計存在缺陷，在功率回路中目標值跟蹤回路的運算塊運算順序排列不連續，如圖2所示，在塊號為1433的功能碼與塊號為1439的功能碼之間插入了塊號為1449的功能碼，由于BRC內部掃描是按照塊號從小到大的順序進行的，這就使得在功率回路投入后的每一個運算周期內，如果正好出現一次調頻動作或者其他原因造成實際負荷波動的情況，設定值信號也隨即發生變化，BRC繼續掃描1956以后的塊號，掃完一次再重新開始，那么塊號1433的功能碼數值開始變化，直到1438，但是塊號1439的功能碼數值決定于塊號1449的功能碼，而塊號1439比塊號1449先掃描，則造成塊號1439的功能碼讀了塊號1449的功能碼的上一個掃描周期的數值，則造成目標值比設定值信號晚了一個掃描周期，那么塊號1445的功能碼就會產生偏差，觸發HOLD信號，使塊號1894的功能碼產生閉鎖。在功率回路投入后，目標值由當前閥位值0～100切換為當前負荷500 MW，但是由于塊號1894的閉鎖作用，設定值信號還保持為0～100數值，在功率PID中，設定值還是0～100的閥位值，但是PV值已經切換為當前負荷500 MW，那么在PID的作用下，閥位指令迅速減少，直到為0。

圖2 目標值(Target)及設定值(Setpoint)跟蹤回路示意圖

經歷史邏輯檢查，在調試前已經增加了塊號為1449的功能碼，而在賦功能碼塊的時候未能按照邏輯運算的順序從小到大來賦予，造成了這次異常。經過論證，刪除塊號1449的功能碼后，此缺陷沒有再次出現。DEH內部邏輯修改必須經過充分的論證，特別是對塊號的賦予工作必須高度重視。

5 結語

以上3個缺陷直接影響著汽輪機的安全穩定運行，通過相關技術人員深入分析排查，已經查明原因并采取了有效的措施，缺陷得到有效消除，為相同或類似設備排查問題及制定防范措施提供了參考。

2014-05-29

陳運(1982—)，男，廣東高要人，工程師，技師，研究方向：電廠自動控制。