泰蓄2號機組抽水工況電氣事故跳機分析處理

夏 鑫，肖仁軍，李新煜

（山東泰山抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山東 泰安271000）

1 事故現(xiàn)象

2016 年 05月 07日 00：30：00，泰山抽水蓄能電站2號機組抽水工況運行，00：52：53監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)報警信息“GOV WATCHDOG ALARM COMING（調(diào)速器看門狗報警出現(xiàn)）”，00：52：54此報警消失，同時出現(xiàn)“ELECTRIC TRIP RELAIS ACTIVE COMING（電氣跳機繼電器動作）”，2號機組電氣事故跳機，2號機發(fā)電機出口開關(guān)、勵磁直流開關(guān)跳開，導(dǎo)葉、球閥緊急關(guān)閉。

2 事故原因分析

2號機電氣事故跳機前出現(xiàn)的“GOV WATCHDOG ALARM COMING”報警信息為判斷監(jiān)控系統(tǒng)CPU與調(diào)速器控制系統(tǒng)CPU通信是否正常的一個信號，如圖1所示，當(dāng)機組停機穩(wěn)態(tài)時GOV WATCHGOD監(jiān)視時間為10s，當(dāng)機組非停機穩(wěn)態(tài)時GOV WATCHGOD監(jiān)視時間為5s，也就是說當(dāng)機組開機時監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)速器控制系統(tǒng)通信異常超過5s，監(jiān)控系統(tǒng)就會報出“GOV WATCHDOG ALARM COMING”，此報警并非判斷調(diào)速器控制系統(tǒng)CPU死機的硬件看門狗信號，因此不會導(dǎo)致跳機。

正常運行時機組轉(zhuǎn)速信號為監(jiān)控與調(diào)速器的通信轉(zhuǎn)速信號，而當(dāng)監(jiān)控與調(diào)速器通信異常時，即“GOV WATCHDOG ALARM COMING”報警時，機組轉(zhuǎn)速信號切換為硬布線輸入至監(jiān)控系統(tǒng)信號PIW592。

圖1 GOV WATCHDOG監(jiān)視時間選擇

通過查看監(jiān)控系統(tǒng)硬件組態(tài)可以發(fā)現(xiàn)模擬量輸入通道PIW592接受信號為4線制4～20mA電流信號，而調(diào)速器控制系統(tǒng)輸出至監(jiān)控系統(tǒng)的硬布線轉(zhuǎn)速信號是通過調(diào)速器控制系統(tǒng)PLC模擬量輸出通道Q400輸出0～10V至T01信號隔離轉(zhuǎn)換模塊，T01將0～10V輸入信號轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號至監(jiān)控系統(tǒng)PIW592，對應(yīng)轉(zhuǎn)速為0～200%（圖2）。

圖2 硬布線轉(zhuǎn)速模擬量信號轉(zhuǎn)化過程

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)T01模塊無論輸入信號0～10V怎樣變化，輸出均為4mA，對應(yīng)轉(zhuǎn)速為0。而監(jiān)控程序中換相刀閘在抽水位置、發(fā)電機出口開關(guān)合閘、機組轉(zhuǎn)速小于95%時將觸發(fā)Q4.1開關(guān)量輸出點動作（圖3），Q4.1輸出勵磁-K033繼電器，-K033繼電器13、14輔助觸點閉合勵磁-K86U1和K86U2電氣跳閘繼電器，引起機組電氣事故跳機（圖4）。

圖3 Q4.1開關(guān)量輸出點動作邏輯

圖4 電氣事故跳機硬接線邏輯圖

3 事故處理

（1）2號機組跳閘后，對機組轉(zhuǎn)動部件、蝸殼以及發(fā)電機出口開關(guān)進行檢查和試驗均無異常，沒有出現(xiàn)設(shè)備損壞。

（2）更換調(diào)速器信號轉(zhuǎn)換模塊T01，徹底消除此次2號機組跳閘的直接原因。這樣，即使監(jiān)控系統(tǒng)與2號機調(diào)速器控制系統(tǒng)通信存在問題、出現(xiàn)通信看門狗報警時，也不會因機組轉(zhuǎn)速信號切換為硬布線輸入而導(dǎo)致機組電氣事故跳機。

（3）為消除監(jiān)控系統(tǒng)與2號機調(diào)速器控制系統(tǒng)通信看門狗報警問題，進行如下2項工作：

1）檢查監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)速器系統(tǒng)通信網(wǎng)線，發(fā)現(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò)端口存在不閃爍現(xiàn)象，側(cè)面反映可能存在通信中斷現(xiàn)象。將監(jiān)控與調(diào)速器通信網(wǎng)線更換為超6類西門子設(shè)備專用網(wǎng)線。

2）為協(xié)調(diào)、優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)速器系統(tǒng)通信看門狗監(jiān)視功能，將監(jiān)控系統(tǒng)程序中判斷監(jiān)控系統(tǒng)與2號機調(diào)速器控制系統(tǒng)通信功能是否正?？撮T狗報警的運算塊由組織功能塊OB38（掃描時間50ms）改至組織功能塊OB35中。

上述應(yīng)對措施從硬件以及程序兩個方面進行了有益的探索和實施，從現(xiàn)場觀察來看取得一定的效果，經(jīng)過一段時間的跟蹤觀察，通信正常，未再出現(xiàn)此類報警。

4 暴露的問題

（1）日常運檢工作中，沒有采用有效手段或試驗項目及時發(fā)現(xiàn)損壞的2號機調(diào)速器信號轉(zhuǎn)換模塊T01，導(dǎo)致當(dāng)監(jiān)控與調(diào)速器通信異常時，即“GOV WATCHDOG ALARM COMING”報警時，2號機調(diào)速器控制系統(tǒng)送往監(jiān)控的機組轉(zhuǎn)速信號由通信信號切換為硬布線信號時，轉(zhuǎn)速信號采集錯誤，觸發(fā)機組電氣跳閘邏輯。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)跳閘邏輯設(shè)置不合理。監(jiān)控系統(tǒng)程序中，當(dāng)換相刀閘在抽水位置、發(fā)電機出口開關(guān)合閘、機組轉(zhuǎn)速小于95%時電氣事故跳機邏輯已經(jīng)在保護系統(tǒng)中低頻切泵保護功能中進行配置，不應(yīng)在監(jiān)控程序中再次設(shè)置相關(guān)保護跳閘邏輯。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)存在CPU掃描周期偏長現(xiàn)象（最短掃描時間為125ms，最長掃描時間為1094ms），加上已連續(xù)運行10年，一定程度上干擾了缺陷分析。下一步結(jié)合檢修進行程序優(yōu)化、硬件更換升級等手段消除該問題。

5 改進措施

（1）在日常檢修項目中，將調(diào)速器控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間通信故障切換功能試驗列入檢修試驗項目，便于及時發(fā)現(xiàn)損壞的調(diào)速器控制系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)換模塊。

（2）將監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)速器控制系統(tǒng)通信情況檢查納入定期工作，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。

（3）結(jié)合電氣二次專業(yè)優(yōu)化提升工作，梳理監(jiān)控系統(tǒng)邏輯，優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)及其他電氣二次系統(tǒng)的保護跳閘功能。