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1、pos機信號標志
pos機信號標志
某電廠并網信號瞬間消失？原來....
電力鷹
一、 事件經過
某電廠#采用上海鍋爐廠生產的SG2028/17.4-M906型亞臨界參數、控制循環、四角切圓燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、全鋼架結構、露天布置的P型汽包爐；汽輪機----采用東方汽機廠N600-16.7/538/538-1型汽輪機，亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機；旁路采用35%BMCR容量汽動旁路，高低壓兩級串聯系統，高壓旁路為單路，低壓旁路為雙路；發電機----東方電機股份有限公司生產的DH-600-G型QFSN-300-2-20型；制粉系統-----采用中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統，采用6臺中速磨煤機，燃燒設計煤種時，5臺運行，1臺備用，煤粉細度R90=14%；給水泵----1臺30%MCR帶液力偶合器的電動調速給水泵；兩臺50%MCR汽動給水泵高、低壓旁路系統----35%MCR的兩級串聯旁路系統。
事件發生前，電廠1、3、4號機組運行，分別帶負荷440MW、470MW、480MW。2號機組備用，500kV I母、II母運行，甲線、乙線運行。電廠執行 “3號主變5033CT更換后啟動方案”，期間升壓站及機組涉網設備未開展其他操作及檢修工作。用5033開關同期合環，檢查5033開關帶負荷正常，檢查5033CT極性正確。斷開5032開關準備增加負荷進一步核對5033CT極性。
圖1 500kV升壓站主接線圖
18時29分 3號機組汽機調門關閉，機組甩負荷480MW，2秒鐘后汽機調門重新開啟，負荷升至198MW，受3號汽輪機負荷沖擊，汽機軸向位移從（-0.56/-0.57mm）上升到（-1.73/-1.66mm），汽機軸向位移保護動作，主汽門關閉，機組失去動力源轉而向系統吸收有功率，發變組保護C柜接收到汽機保護聯跳信號,發變組程序跳閘逆功率保護動作，發變組解列滅磁，5033開關跳閘。機爐電聯鎖動作正常。
二、原因分析
1. 本次機組跳閘涉及熱工、電氣專業，因此事件排查主要從這兩個專業著手開展：
1）熱工專業
從現場實際動作情況，可以初步判斷是數字電液控制系統（以下簡稱DEH系統）汽輪機轉速保護（以下簡稱OPC）動作造成跳門關閉。觸發OPC保護，造成調門關閉的條件有兩個:
(1)汽輪機轉速超過3090轉/min以上;
(2)機組并網信號消失時汽輪機中壓缸排壓力大于額定負荷的15%。
具體邏輯圖見圖2
圖2 DEH系統調門關閉邏輯示意圖
事件發生時汽輪機無超速現象，汽輪機轉速信號穩定在3000轉/分鐘，調取動作時刻的歷史趨勢，3號機并網信號存在瞬間消失情況，可能觸發OPC保護動作，因此事件調查的重點集中在查找并網信號消失的原因。
2）電氣專業
由于3號機組并網信號的消失是誘發本次機組跳閘事件的直接原因，因此重點排查3號機組并網信號的相關回路。3號機組出口斷路器為5032、5033開關，每個開關A/B/C三相的就地常開輔助位置節點并聯后形成一個并網信號送至熱工DEH系統，現場一共送了3個并網信號至熱工DEH系統，由DEH系統做“三取二”邏輯判斷，接線原理圖如圖3所示
圖3并網信號接線原理圖
根據并網信號接線原理圖所示，按三取二邏輯，3號機組并網信號消失至少需要兩個開入回路的12個輔助接點全部斷開。重點排查從500kV升壓站送至熱控DEH的這三路并網信號的可靠性，排查中分別檢查了5032開關、5033開關機構箱和匯控箱的二次接線，檢查了升壓站至熱控DEH的二次電纜，檢查發現18對接點及二次接線無異常，接點對地和斷口絕緣都大于100MΩ，二次電纜絕緣大于10MΩ。
檢查中發現3號機組從500kV升壓站送至熱控DEH的三路并網信號為同一熱工信號電纜。
為驗證5032斷路器的操作是否對3號機組的并網信號有影響，在3號機組跳閘后，在向調度部門申請并得到許可后將5032、5033斷路器轉為冷備用狀態，將5033斷路器的三對并網信號引入3號機發變組故障錄波系統，先合5032斷路器、再合5033斷路器，最后分開5032斷路器（5033斷路器保持在合位），監測3號機并網信號12小時未發生變化。
2.事件原因分析
從整個事件初步的排查結果分析，造成本次3號機組跳閘的直接原因在于5032開關斷開后，5033開關送至3號機組DEH系統的并網信號短時消失，造成DEH系統OPC動作，調門關閉。因此查找3號機組DEH系統接收到的3號機組并網信號消失的原因是本次事件調查的核心部分。
DEH通道并網信號輸入到TPS卡件，卡件的原理圖圖4所示：
圖4 TPS卡件原理圖
圖5 TPS卡件
從原理圖上看，并與TPS卡件廠家核實確認，該卡件的開關量輸入信號采用光電隔離模式。從圖6 DEH系統動作趨勢圖上看，并網信號只消失了一路，熱工DEH系統對并網信號采用的是“三取二”原則的處理邏輯，即三個并網信號中至少需要消失兩個并網信號，系統才會認為是并網信號消失。
圖6 DEH系統動作趨勢圖
注：BW1、BW2、BW3為機組并網信號，1DCV1POS、1DCV2POS、1DCV3POS、1DCV4POS為4個高壓調門位置反饋信號，1DLV1POS-為左側中調位置反饋信號。
在DEH系統針對OPC動作設計有兩路觸發通道，一路是固化在TPS板卡上的通道（以下簡稱硬邏輯），一路是DEH系統內部的軟件（以下簡稱軟邏輯），其中硬邏輯通道的掃描周期為12mS，軟邏輯通道的掃描周期為160mS，從通道掃描周期這個角度上看，OPC保護硬邏輯的靈敏度要大于軟邏輯。從圖6趨勢記錄上看到的所有歷史數據都是DEH系統OPC保護軟邏輯記錄的，推斷本次3號機組OPC保護動作是由于并網信號瞬時消失，觸發了OPC保護硬邏輯出口，造成3號機組調門關閉，而OPC保護軟邏輯由于掃描周期較長，未能采集到并網信號消失，沒有任何出口，因此在趨勢圖上沒有留下相關的證據。
為了驗證這一推論，在3號機組DEH系統上重新進行了模擬試驗，重現當時3號機組跳閘的過程?，F場利用保護校驗儀模擬進入DEH系統的三路并網信號，在同一時刻并網信號1斷開2S，并網信號2斷開20mS，并網信號3保持完好，成功觸發了DEH系統OPC動作，動作趨勢見圖7：
圖7 模擬試驗DEH系統動作趨勢圖
從模擬試驗DEH系統動作趨勢圖中可以明顯看出，DEH系統軟件只采集到了并網1信號的消失，并網2和并網3信號是未發生信號翻轉，但是調門關閉，因此可以證實是OPC動作硬邏輯出口。
OPC保護軟邏輯對于短脈沖的并網信號采集存在一定的隨機性，經過現場測試驗證，只有當并網信號的脈沖寬度在300mS以上時，OPC保護軟邏輯才能正確采集，當脈沖寬度低于300mS時，OPC保護軟邏輯信號采集的數據呈現不規則分布。
DEH通道并網信號查詢電壓為DC24V，利用電阻箱改變電阻對3號汽輪機DEH通道進行校驗，發現并網1、并網2兩個并網信號接入通道閉合狀態下的噪聲容限值偏高。校驗數據如下表所示：
信號
噪聲容限值（V DC）
并網1
16.24
并網2
14.01
并網3
8.34
以上測試可以證實3號機組跳閘的原因是由于5033開關并網信號瞬時消失造成的。接入3號機并網信號的DEH卡件有兩個DC24V通道在5032開關斷開后無法完全過濾干擾電壓，造成DEH系統誤判機組脫網，關閉高中壓調節門，在高中壓調節門調整過程中，汽機軸向位移保護達到動作定值，造成了3號機組跳閘。
三、暴露問題
1、DEH系統并網信號采集TPS卡件電壓等級為DC24V，該信號需要通過500kV升壓站，在升壓站電磁環境發生變化時易受到影響，造成熱工保護誤動作。
2、機組從500kV升壓站送至熱控DEH系統的三路并網信號為同一電纜，汽機電子設備間DEH機柜距離500kV升壓站500米左右，雖然在熱工邏輯上做了“三取二”的冗余處理，但是當電纜受到外力損壞時容易造成三個重要信號同時受影響，直接引起機組跳機。
隨著機組服役年限的增加，控制系統硬件老化，通道噪聲容限值升高，可靠性降低,在受到干擾時,容易造成信號失真,導致保護誤動,危及機組的安全穩定運行。
四、防范措施1. 目前DEH系統采集的并網信號電壓等級較低為DC24V，存在較大隱患。應對在所有機組DEH系統并網信號回路進行改造，以達到提高DEH系統并網信號的抗干擾能力的目的。2. 對熱工控制系統進行檢查，對不滿足熱工控制系統要求的卡件立即更換，提高控制系統的可靠性。3. 機組送至熱控DEH系統的三路并網信號為同一電纜，存在一定的隱患。在機組停機期間重新敷設500kV升壓站至各臺機組的并網信號電纜，保證三個并網信號通過不同的電纜送至機組DEH系統，信號電纜應通過不同的電纜溝進入廠房，保證重要信號的獨立性。
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