許 翔，金清山，戴維義

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.天津龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司，天津 300000）

機(jī)組緊急PLC保護(hù)動(dòng)作的原因分析及處理

許 翔1，金清山1，戴維義2

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.天津龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司，天津 300000）

張河灣電站1號(hào)機(jī)組在抽水運(yùn)行中由于緊急PLC保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)械跳機(jī)，本文對(duì)其原因進(jìn)行了分析，并介紹了處理過程。

抽水運(yùn)行；緊急PLC；機(jī)械跳機(jī)

0 前言

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，距石家莊市直線距離為53km，公路里程為77km。張河灣電站設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)250 MW單級(jí)混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 000 MW，以一回500 kV線路接入河北南部電網(wǎng)，主要承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)，并且在電網(wǎng)故障甚至瓦解時(shí)，可以充當(dāng)電網(wǎng)最佳的緊急事故備用和“黑啟動(dòng)”電源。

1 故障發(fā)生經(jīng)過

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“張河灣抽水蓄能電站”）事故發(fā)生前，張廉線5002、5003開關(guān)運(yùn)行，1、2號(hào)機(jī)組抽水運(yùn)行各出力-250 MW，1～4號(hào)主變運(yùn)行；廠用電10 kV I段由1003供電，I段帶II段運(yùn)行，III段由1002開關(guān)供電獨(dú)立運(yùn)行。

2016年08月05日，03:40監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警：U01_GA04_EM001_DI01Uint1 Emergency PLC In Operation（緊急停機(jī)PLC報(bào)警），P90_U01_EM001

_DI01 Uint Emergency PLC In Operation（緊急停機(jī)PLC報(bào)警），U01_RQ_MS_P Mechnical Stop Request from P。1號(hào)機(jī)組緊急PLC保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)械跳機(jī)。

2 事故原因分析

（1）直接原因

1號(hào)機(jī)組現(xiàn)地控制單元緊急PLC（C8035）動(dòng)作，導(dǎo)致機(jī)組緊急PLC機(jī)械保護(hù)出口跳機(jī)。

（2）根本原因

存在兩種可能：

1）機(jī)組現(xiàn)地控制單元主PLC（C8075）程序監(jiān)視信號(hào)（U1_GA01_EM001_HS01）觸發(fā)，從而觸發(fā)機(jī)組緊急PLC機(jī)械保護(hù)跳機(jī)出口。

2）機(jī)組LCU事故信號(hào)DI模板故障且緊急PLC收到1號(hào)主變保護(hù)B盤動(dòng)作信號(hào)，導(dǎo)致機(jī)組緊急PLC機(jī)械保護(hù)動(dòng)作出口。

3 故障排查經(jīng)過

運(yùn)維人員根據(jù)歷史記錄，進(jìn)行邏輯回路梳理，確定機(jī)組緊急PLC機(jī)械保護(hù)出口跳機(jī)是由于1號(hào)機(jī)組緊急PLC組態(tài)中水泵工況機(jī)械跳機(jī)信號(hào)（U1_RQ_MS_P）觸發(fā)導(dǎo)致，該信號(hào)通過1號(hào)機(jī)組緊急PLC停機(jī)流程組態(tài)實(shí)現(xiàn)機(jī)組緊急停機(jī)（正常情況下，該路機(jī)械保護(hù)為主PLC機(jī)械保護(hù)后備，當(dāng)主PLC程序監(jiān)視回路異常或主PLC事故停機(jī)DI板卡故障時(shí)，緊急PLC接管機(jī)組控制權(quán)，將機(jī)組停穩(wěn)），同時(shí)發(fā)出緊急PLC動(dòng)作信號(hào)（U1_GA04_EM001_ HO01）經(jīng)硬線回路至監(jiān)控主PLC上送操作員站報(bào)警站并同時(shí)通過機(jī)組主PLC再次出口機(jī)組機(jī)械跳機(jī)。

變量U1_GA04_EM001_HO01此次變位是由變量U1_MS_ACT經(jīng)功能塊24由變量U1_RQ_MS_P觸發(fā)（功能塊30），同時(shí)變量U1_RQ_MS_P經(jīng)由功能塊7觸發(fā)緊急PLC機(jī)械跳機(jī)令變量U1_QS_RQ，進(jìn)而觸發(fā)緊急PLC機(jī)械跳機(jī)保護(hù)動(dòng)作出口。

繼續(xù)對(duì)組態(tài)圖回溯，變量U1_MS_ACT可由回路1機(jī)組LCU系統(tǒng)故障信號(hào)（U1_GA01_EM001_HS01）或回路2機(jī)組LCU事故DI模塊故障（U1_GA01_ EG030_HI01）且出現(xiàn)緊急PLC保護(hù)跳機(jī)信號(hào)（功能塊12所關(guān)聯(lián)的輸入信號(hào)之一）觸發(fā)變位。

通過對(duì)回路2繼續(xù)回溯排查，變量U1_GA01_ EG030_HI01是由1號(hào)機(jī)組LCU主PLC的變量U01_GA01_EG030_DO01控制觸發(fā)的。進(jìn)而可見，變量U01_GA01_EG030_DO01是基于機(jī)組LCUCE2000機(jī)架模件丟失變量U01_GA01_U01_GA01_RACK2_ DZ01/U01_GA01_RACK2_DZ02/U01_GA01_RACK2_ DZ07或機(jī)組保護(hù)動(dòng)作輸入信號(hào)可用性變量控制觸發(fā)的。通過對(duì)SOE事故追憶及分析，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)報(bào)警信息，但值得注意的是，功能塊8集成有兩路模擬量可用性信號(hào) （U01_MG10_CL501_AI01_V和U01_MG10_CL101_AI01_V），這兩路信號(hào)是機(jī)組油壓控制系統(tǒng)通過MODBUS通信上送至監(jiān)控的，雖然在SOE中未出現(xiàn)油壓控制系統(tǒng)MODBUS通信故障，但考慮到采用MODBUS串行通信（RS422）的可靠性，此設(shè)置仍存在較大誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

另外，在事故排查過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)有一路緊急PLC保護(hù)跳機(jī)信號(hào)（U01_JB02_EW300_HI01）始終保持為“1”，相應(yīng)緊急PLC輸入端子指示燈點(diǎn)亮，若再出現(xiàn)LCU事故DI模塊故障（U1_GA01_EG030_HI01）信號(hào)變位，不經(jīng)任何延時(shí)，即會(huì)觸發(fā)機(jī)組緊急PLC保護(hù)動(dòng)作出口。繼續(xù)對(duì)1號(hào)主變保護(hù)B盤保護(hù)動(dòng)作信號(hào)（U01_JB02_EW300_ HI01）進(jìn)行回溯，發(fā)現(xiàn)是由其中一路信號(hào)即勵(lì)磁變溫控信號(hào)觸發(fā)的，之前勵(lì)磁變溫控信號(hào)由于出現(xiàn)跳變，暫時(shí)將相關(guān)保護(hù)壓板解除，但仍與機(jī)組緊急PLC有所關(guān)聯(lián)，因此當(dāng)溫控信號(hào)再次出現(xiàn)跳變時(shí)，導(dǎo)致緊急PLC長(zhǎng)時(shí)收到主變保護(hù)B盤保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

綜上所述，回路2存在較大誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

繼續(xù)回到的回路1上，機(jī)組跳機(jī)也可能由于緊急PLC判斷主PLC程序監(jiān)視回路故障而導(dǎo)致。緊急PLC從主PLC獲取機(jī)組LCU心跳脈沖信號(hào)（Toggle Pulse，脈寬設(shè)為2 s）U1_GA01_EM002_HI01，通過3 s延時(shí)功能塊過濾，實(shí)現(xiàn)程序監(jiān)視組態(tài)功能，當(dāng)心跳脈沖信號(hào)變位后保持超過3 s，即會(huì)觸發(fā)緊急PLC機(jī)械保護(hù)動(dòng)作出口并送緊急PLC動(dòng)作信號(hào)至主PLC。

變量U1_GA01_EM002_HI01是通過硬布線回路引自1號(hào)機(jī)組LCU主PLC變量U01_GA01_EM002_ DO01。程序監(jiān)視信號(hào)（U01_GA01_WDOG_ T0/U01_GA01_WDOG_T1）通過功能塊2生成心跳脈沖信號(hào)U01_GA01_WDOG_TOGGLE進(jìn)而通過功能塊3賦值給變量U01_GA01_EM002_DO01。

功能塊2（SAMPLETM）為CCAD設(shè)置的脈沖發(fā)生功能塊，通過設(shè)置輸入針腳變量T0/T1的初始值，分別設(shè)定出口脈沖0和1的脈沖寬度。目前監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的T0/T1初始值均為200，參考該功能塊說明文檔，對(duì)應(yīng)脈沖寬度為2s（200×0.01 s）。

此外，機(jī)組LCU主PLC還將心跳脈沖信號(hào)U01_GA01_WDOG_TOGGLE通過監(jiān)控S8000光纖環(huán)網(wǎng)送至LCU6，進(jìn)而通過3 s延時(shí)功能塊過濾，實(shí)現(xiàn)看門狗組態(tài)功能，當(dāng)心跳脈沖信號(hào)變位保持超過3 s，即會(huì)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)U01_GA01_EM001_DS01，該信號(hào)上操作員站報(bào)警列表及進(jìn)SOE。但通過對(duì)報(bào)警列表及SOE查找，跳機(jī)前后均未出現(xiàn)該報(bào)警信號(hào)，因此可以判定主PLC未真正出現(xiàn)看門狗故障。

因此，緊急PLC出現(xiàn)程序監(jiān)視回路故障導(dǎo)致出口跳機(jī)信號(hào)的原因應(yīng)在從主PLC CE2000 DO模板至緊急PLC DI模板即心跳脈沖信號(hào)所在的回路之間。心跳脈沖信號(hào)由主PLC CE2000 DO模板輸出，經(jīng)由繼電器端子塊，通過硬布線回路，接至緊急PLC DI模板，目前心跳脈沖超時(shí)判斷定值為3 s，而心跳脈沖信號(hào)自身0/1脈沖寬度為2 s，考慮到傳輸路徑通過DO模板、繼電器端子塊、DI模板及硬布線回路，雖然路徑不長(zhǎng)，但是有較多轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，會(huì)在一定程度上加大心跳脈沖信號(hào)變位延時(shí)，且緊急PLC內(nèi)信號(hào)變位情況不進(jìn)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，無法進(jìn)行歷史追憶，因此只能通過排查法鎖定故障環(huán)節(jié)。

4 事故處理

（1）立即解除與緊急PLC關(guān)聯(lián)的勵(lì)磁變溫控信號(hào)回路接線。

（2）更換主PLC CE2000 DO模板，DO模板輸出繼電器端子塊，緊急PLC DI模板。

（3）調(diào)整1～4號(hào)機(jī)組看門狗故障程序的延時(shí)定值，在緊急PLC功能塊18右側(cè)出口增加一個(gè)2 s延時(shí)功能塊，并引出一路報(bào)警信號(hào)經(jīng)緊急PLC DO板卡通過硬線接至主PLC DI板卡，用于程序監(jiān)視回路告警，以提醒運(yùn)維人員及時(shí)檢查程序監(jiān)視回路，及時(shí)更換回路相關(guān)模件。在緊急PLC功能塊19左側(cè)輸入端增加一個(gè)3 s延時(shí)功能塊，使得緊急PLC保護(hù)動(dòng)作信號(hào)延時(shí)加大，以躲過程序監(jiān)視回路偶發(fā)性故障引起的機(jī)組機(jī)械跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

（4）利用機(jī)組定檢的機(jī)會(huì)，參照1號(hào)機(jī)組緊急PLC組態(tài)，在2、3、4號(hào)機(jī)組對(duì)緊急PLC組態(tài)中動(dòng)作輸入條件增加R-S觸發(fā)模塊及相關(guān)測(cè)試變量，當(dāng)PLC某路輸入條件信號(hào)誤動(dòng)后，通過在線檢查相關(guān)變量即可確定為哪路信號(hào)誤動(dòng)，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)捕捉功能。

（5）利用機(jī)組定檢機(jī)會(huì)，對(duì)涉及到的CE2000板卡的現(xiàn)場(chǎng)總線接頭、CE2000 DI模板、信號(hào)端子接線進(jìn)行全面檢查和緊固，以消除環(huán)境振動(dòng)導(dǎo)致的接觸不良而引發(fā)的緊急PLC誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)對(duì)功能塊8左側(cè)輸入信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使用壓力油罐油位開關(guān)量信號(hào)校驗(yàn)位（U01_MG10_CL102_DI01_V和U01_MG10_CL502_DI01_V）替換現(xiàn)有的油位模擬量信號(hào)校驗(yàn)位（U01_MG10_CL501_AI01_V和U01_MG10_CL101_AI01_V），以避免MODBUS通信異常導(dǎo)致的緊急PLC誤動(dòng)。

5 結(jié)論

監(jiān)控系統(tǒng)看門狗用于監(jiān)視PLC程序的運(yùn)行狀態(tài)，但是如果設(shè)置的時(shí)間接近程序掃描周期，當(dāng)程序出現(xiàn)偶發(fā)性故障時(shí)就會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)。通過增加延時(shí)，躲過程序的瞬時(shí)性故障，提高了監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)性的可靠性。

TV738

B

1672-5387（2016）12-0058-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.021

2016-09-06

許 翔（1987-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站運(yùn)行維護(hù)工作。