糯扎渡電站勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)程序優(yōu)化分析

李東雙，鄒志平

（華能瀾滄江水電股份有限公司糯扎渡水電廠，云南 普洱665005）

0 引言

糯扎渡電廠9×650 MW水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁設(shè)備由國(guó)電南瑞生產(chǎn)，采用NES5100發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，已于2014年完成全部機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及投運(yùn)工作。2017年11月25日和2017年12月25日1號(hào)機(jī)組分別發(fā)生2次勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)失敗，但每次失敗后再次發(fā)令起勵(lì)建壓都成功，檢查外部接線、繼電器、板卡均未發(fā)現(xiàn)問題，停機(jī)后現(xiàn)地多次模擬起勵(lì)建壓至空載，開關(guān)動(dòng)作及流程執(zhí)行均正常。勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)失敗直接影響到機(jī)組自動(dòng)開機(jī)流程的執(zhí)行，不利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此查明原因、解決問題，提高機(jī)組運(yùn)行自動(dòng)化程度，減少起勵(lì)失敗的發(fā)生次數(shù)，并分析提出解決此類問題的相關(guān)措施。

1 事件經(jīng)過

2017年12月 25日 14：40：58操作下發(fā)“1號(hào)機(jī)組GCB發(fā)電操作”，14：45：22監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)投入”，14：45：52監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)投入復(fù)歸”，14：45：56監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“升壓失敗給勵(lì)磁系統(tǒng)退出令，流程退出”、“1號(hào)機(jī)組自動(dòng)開機(jī)失敗”，1 號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)為空轉(zhuǎn)態(tài)。172 s后（14：48：48）操作再次下發(fā)“1號(hào)機(jī)組GCB發(fā)電操作”，1號(hào)機(jī)組于14：52：15成功并網(wǎng)發(fā)電。

2 處理過程

查看監(jiān)控系統(tǒng)歷史曲線和簡(jiǎn)報(bào)（圖1），發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組第一次操作并網(wǎng)過程中，監(jiān)控系統(tǒng)收到勵(lì)磁系統(tǒng)反饋的“勵(lì)磁系統(tǒng)投入”和“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套投入”信號(hào)，但未收到“勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”信號(hào)（正常開機(jī)過程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)收到并報(bào)出此3組信號(hào)），同時(shí)“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)失敗”信號(hào)也未報(bào)出，說明起勵(lì)控制未投入?，F(xiàn)地檢查勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備，無(wú)相關(guān)報(bào)警信號(hào)，各元器件運(yùn)行正常，勵(lì)磁系統(tǒng)開關(guān)量板卡信號(hào)正常。從以上現(xiàn)象判斷1號(hào)機(jī)組開機(jī)第一次升壓過程中勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)控制投入存在故障。

1號(hào)機(jī)組停機(jī)后，對(duì)1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)控制投入信號(hào)的5個(gè)判別條件（①電壓環(huán)或電流環(huán)在閉環(huán)模式下；②機(jī)端電壓＜20%；③有轉(zhuǎn)速令；④處于待機(jī)態(tài)；⑤收到開機(jī)令）回路、繼電器檢查均正常。對(duì)發(fā)電機(jī)制動(dòng)柜送至勵(lì)磁系統(tǒng)的90%轉(zhuǎn)速信號(hào)回路進(jìn)行絕緣測(cè)試，測(cè)試結(jié)果合格（500 V電壓下對(duì)地電阻550 MΩ）。排除外部回路問題后，將1號(hào)機(jī)組開機(jī)至空轉(zhuǎn)，對(duì)1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器起勵(lì)控制投入信號(hào)的5個(gè)判別條件分別進(jìn)行條件缺失及開出繼電器KO_02繼電器拒動(dòng)工況下遠(yuǎn)方起勵(lì)建壓測(cè)試，共計(jì)15次，未出現(xiàn)原故障簡(jiǎn)報(bào)現(xiàn)象。

3 原因分析

對(duì)圖 1 的簡(jiǎn)報(bào)進(jìn)行分析，從 14：45：21 到 14：45：24，監(jiān)控系統(tǒng)給勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)出了一個(gè)3 s的勵(lì)磁系統(tǒng)投入令，勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)出了“勵(lì)磁系統(tǒng)投入”信號(hào)，并復(fù)歸了“勵(lì)磁系統(tǒng)具備開機(jī)條件”信號(hào)。說明勵(lì)磁系統(tǒng)能正常收到遠(yuǎn)方勵(lì)磁開機(jī)令，但初勵(lì)并未投入（“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”信號(hào)未報(bào)出），勵(lì)磁系統(tǒng)未能正常建壓，也沒能報(bào)出“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)失敗”信號(hào)。勵(lì)磁系統(tǒng)的起勵(lì)功能由邏輯組態(tài)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”（起勵(lì)控制）和“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)失敗”2個(gè)信號(hào)進(jìn)行分析梳理。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)事件記錄簡(jiǎn)報(bào)

“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”投入（即起勵(lì)控制）需要下面5個(gè)判別條件同時(shí)具備：①電壓環(huán)或電流環(huán)的閉環(huán)模式下；②機(jī)端電壓＜20%；③有轉(zhuǎn)速令；④處于待機(jī)狀態(tài)；⑤收到開機(jī)令。

產(chǎn)生初勵(lì)控制信號(hào)之后，定時(shí)1（98）定時(shí)器啟動(dòng)時(shí)，開始9 s的計(jì)時(shí)（9 s后如果滿足起勵(lì)失敗的條件，則報(bào)出起勵(lì)失敗信號(hào)）。

從初勵(lì)控制投入時(shí)刻開始，如果起勵(lì)耗時(shí)＞9 s，機(jī)端電壓＜20%同時(shí)滿足，則報(bào)出起勵(lì)失敗信號(hào)。

通過上述的起勵(lì)功能邏輯分析，可判定在勵(lì)磁系統(tǒng)收到遠(yuǎn)方勵(lì)磁投入令后，起勵(lì)未投入。起勵(lì)控制未投入（即沒有開出“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”信號(hào)），也就無(wú)法觸發(fā)啟動(dòng)定時(shí)器，進(jìn)而無(wú)法報(bào)出“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)失敗”信號(hào)。若要開出“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”信號(hào)，則需要同時(shí)具備起勵(lì)控制投入信號(hào)的5個(gè)判別條件。

根據(jù)以上判別條件，在電壓環(huán)閉環(huán)模式下對(duì)外部開入信號(hào)進(jìn)行模擬試驗(yàn)驗(yàn)證：

（1）開出“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”信號(hào)繼電器拒動(dòng)，遠(yuǎn)方升壓至空載。通過對(duì)比圖1故障簡(jiǎn)報(bào)多出“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁起勵(lì)失敗”“1號(hào)機(jī)組起勵(lì)（勵(lì)磁SJ30）”信號(hào)，說明調(diào)節(jié)器能開出起勵(lì)控制投入信號(hào)時(shí)，如果起勵(lì)失敗會(huì)報(bào)“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁起勵(lì)失敗”簡(jiǎn)報(bào)信息。結(jié)論：開出“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)”信號(hào)繼電器拒動(dòng)不是造成此次起勵(lì)失敗的原因。

（2）“機(jī)端電壓＜20%”判別條件缺失，遠(yuǎn)方升壓至空載。通過對(duì)比圖1故障簡(jiǎn)報(bào)缺少“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套投入”“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)投入”信號(hào)，說明調(diào)節(jié)器未能開出勵(lì)磁系統(tǒng)投入信號(hào)。結(jié)論：“機(jī)端電壓＜20%”判別條件缺失不是造成此次起勵(lì)失敗的原因。

（3）“收到開機(jī)令”判別條件缺失，遠(yuǎn)方升壓至空載。通過對(duì)比圖1故障簡(jiǎn)報(bào)缺少“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套投入”“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)投入”信號(hào)，說明調(diào)節(jié)器未能開出勵(lì)磁系統(tǒng)投入信號(hào)。結(jié)論：“收到開機(jī)令”判別條件缺失不是造成此次起勵(lì)失敗的原因。

（4）“有轉(zhuǎn)速令”判別條件缺失，遠(yuǎn)方升壓至空載。此簡(jiǎn)報(bào)比故障簡(jiǎn)報(bào)缺少“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套投入”“1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)投入”信號(hào)，說明調(diào)節(jié)器未能開出勵(lì)磁系統(tǒng)投入信號(hào)。結(jié)論：“有轉(zhuǎn)速令”判別條件缺失不是造成此次開機(jī)失敗的原因。

綜上所述的模擬試驗(yàn)情況，排除4個(gè)外部開入的判別條件是造成此次開機(jī)失敗的可能性。通過簡(jiǎn)報(bào)信息、模擬試驗(yàn)以及“勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)、起勵(lì)失敗”信號(hào)判斷邏輯的綜合分析，導(dǎo)致本次起勵(lì)失敗的原因?yàn)閯?lì)磁系統(tǒng)收到監(jiān)控起勵(lì)令后未能執(zhí)行初勵(lì)控制及后續(xù)起勵(lì)流程的程序，那么可以鎖定故障原因在調(diào)節(jié)器內(nèi)部，且在組態(tài)邏輯判斷環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題。勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)程序通過組態(tài)邏輯判斷實(shí)現(xiàn)“起勵(lì)控制”和“起勵(lì)失敗”功能，當(dāng)起勵(lì)控制投入信號(hào)的5個(gè)判別條件在組態(tài)內(nèi)進(jìn)行判斷時(shí)，相關(guān)臨時(shí)變量需一一滿足邏輯判斷后才能開出初勵(lì)控制命令，判斷邏輯復(fù)雜且中間變量環(huán)節(jié)多，由于NES5100勵(lì)磁系統(tǒng)的特性，無(wú)法對(duì)內(nèi)部邏輯環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以最終判斷起勵(lì)失敗原因是判斷邏輯的中間變量環(huán)節(jié)出現(xiàn)中斷，導(dǎo)致無(wú)法開出初勵(lì)控制命令。

4 程序升級(jí)優(yōu)化

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器程序升級(jí)之前是通過組態(tài)邏輯判斷實(shí)現(xiàn)“起勵(lì)控制”和“起勵(lì)失敗”功能，當(dāng)5個(gè)判別條件在組態(tài)內(nèi)進(jìn)行判斷時(shí)，相關(guān)臨時(shí)變量需一一滿足后才能開出初勵(lì)控制命令。程序升級(jí)后以C語(yǔ)言的方式進(jìn)行比較判定，5個(gè)判別條件直接判斷，減少了組態(tài)依次判定臨時(shí)變量和疊加的中間環(huán)節(jié)（圖2），從而減少臨時(shí)變量判斷失敗的可能性，進(jìn)而提高起勵(lì)可靠性。

圖2 升級(jí)后部分程序

在現(xiàn)有的故障、限制、告警自動(dòng)啟動(dòng)錄波的基礎(chǔ)上，增設(shè)開機(jī)自動(dòng)錄波、停機(jī)自動(dòng)錄波功能，錄波文件中包含了較為詳細(xì)的模擬量和開關(guān)量，為后續(xù)分析開停機(jī)過程中各狀態(tài)的變化提供有力的數(shù)據(jù)支撐。程序中增加起勵(lì)函數(shù)，升級(jí)后“起勵(lì)控制”和“起勵(lì)失敗”部分不再由組態(tài)邏輯判斷，改由程序直接控制，其他控制程序不變。程序中增加起勵(lì)函數(shù)如下：

voidRfon（）

{ static unsigned int t1;

if（gp[DORfCntl]==0）

{t1=0;

if（（gp[DIStart]==1 || gp[DIHandStart]==1）

&&（gp[DISpeed]==1）

&&（!（gp[DIStop]==1 || gp[DIHandStop]==1 ||gp[LockF]==1 || gp[MarkVolt]==1 || MarkCurr==1 || rf_delay==1））

&&（gp[ModeCntl]!=2））

gp[DORfCntl]=1;

發(fā)燒是人體的自我保護(hù)機(jī)制之一，是人體在調(diào)動(dòng)免疫系統(tǒng)對(duì)抗疾病的過程中表現(xiàn)出來(lái)的一種癥狀，因此發(fā)燒不完全是壞事兒。很多種疾病都可能引起發(fā)燒，體溫的高低與疾病的嚴(yán)重程度也不一定成正比。個(gè)人的體質(zhì)不同，體溫調(diào)節(jié)的敏感度也會(huì)不同，有的人輕微感冒就能燒很高，有的人即使嚴(yán)重感染了也不見得有很高的體溫。這里說的“感染”可能是病毒感染，也可能是細(xì)菌等其他病原體感染。

}

else

{t1++;

if（gp[MarkVolt]==1||MarkCurr==1）

{gp[DORfCntl]=0;rf_delay=1;gp[DORfFault]=0;}

if（（gp[MarkVolt]!=1||MarkCurr!=1） && t1＞2424）

{gp[DORfCntl]=0;rf_delay=1;gp[DORfFault]=1;}

}

if （gp[MarkVolt]==1||MarkCurr==1||gp[MainStatus]==AVRWait）

gp[DORfFault]=0;

}

在原來(lái)的組態(tài)上刪除“起勵(lì)控制”和“起勵(lì)失敗”的邏輯判斷流程并增加開停機(jī)時(shí)啟動(dòng)錄波（圖3）。

圖3 新增開停機(jī)錄波

程序升級(jí)優(yōu)化后，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2018年勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)1266次，勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)成功率到達(dá)100%，故障問題未再次發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

水電站在電網(wǎng)中調(diào)頻、調(diào)峰和事故備用的作用明顯，開、停機(jī)次數(shù)非常頻繁，勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是保障開停機(jī)成功率的重要環(huán)節(jié)之一，它的可靠運(yùn)行直接影響著整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器程序升級(jí)優(yōu)化，解決了原起勵(lì)程序中間變量環(huán)節(jié)多的問題和組態(tài)邏輯判斷復(fù)雜的問題，2018年勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證了程序優(yōu)化效果非常顯著。當(dāng)然勵(lì)磁系統(tǒng)接線復(fù)雜，元器件故障等易導(dǎo)致起勵(lì)失敗，因此提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)及投入成功率，還需要努力去完善。