韶关发电厂10号机组分散控制系统存在的问题及处理

　　摘　要：韶关发电厂10号机组分散控制系统（DCS）在运行过程中出现保护信号误发、多功能处理卡MFP故障、DCS与数字电液调节系统（DEH）接口逻辑不完善、摸拟量控制（MCS）柜失电等问题，分析了问题产生的原因并提出相应的解决方法，目前系统运行稳定，控制逻辑满足安全生产的要求。最后，指出在设计、调试和生产过程中应该注意的事项，以保证DCS安全稳定地运行。

　　韶关发电厂10号机组是一台300 MW容量的机组，其分散控制系统（DCS）采用美国贝利（BAILEY）公司的INFI-90控制系统。该系统由14个过程控制单元（PCU）、3台操作员接口站（OIS）、5台操作员控制站（OIC）、2台工程师站以及一个打印机服务器组成，完成机组的模拟量控制（MCS）、锅炉炉膛安全监控（FSSS）、顺序控制（SCS）、数据采集（DAS）及汽轮机电液调节系统的控制（DEH）等功能。
　　机组投产后，系统运行基本正常，但也存在一些问题，本文主要介绍该系统存在的比较大的问题，并提出了相应的处理方法。?

1保护信号误发的问题及其处理措施
　　韶关发电厂10号机组保护信号均采用如下方式：保护信号正常→逻辑“非”运算→保护条件成立。
　　当DI卡件检测到的“保护信号”的值为逻辑“0”时，系统即认为该保护条件成立，相应的保护就会动作。采用这种方式的特点是：一旦DI卡的熔断器烧断，即使保护信号正常，该保护信号也会发出，从而导致保护误动作。而采样端子板上的熔断器的熔断电流只有0.25 A，其检测电压为直流110 V，只要检测回路出现接地情况或信号线的绝缘不高，熔断器就会熔断，造成保护误动作。在机组运行过程中，曾出现过A侧空气预热器运行状态端子的熔断器烧断而误发信号，造成同侧送、引风机跳闸，最终因炉膛压力波动大发生主燃料跳闸（MFT）。对于这一问题，本文采用下述方法处理：
　　a）对于有两个或两个以上保护信号出现时保护才动作的测点，将其分别接到不同的数字输入（DI）卡件上，在DCS内部将这些信号进行逻辑“与”运算或“3选2”运算，其结果作为最终的保护信号。这样即使其中的一个熔断器烧断，只要保护信号正常，相应的保护就不会动作。而采集到的每一个保护信号都送至显示器（CRT）或光字牌上报警，一旦发生某个测点对应的熔断器烧断的情况，该信号就会在CRT上或光字牌上报警，但保护不会动作。这样有关人员就有时间对其进行处理，从而有效地防止保护误动作。
　　b）对于运转设备的保护信号，如引风机全停引起MFT动作，除采取上述措施外，还在运转设备运行状态反馈信号回路中串入其电流信号，只有在接收到运转设备运行信号已消失且其电流小于空载电流时，才认为该设备运行信号已消失,即该设备已跳闸，这时相应的联锁保护才动作。为防止电流信号为坏质量时联锁保护发生拒动，在电流信号回路中加入一质量检测模块，当检测到运转设备的电流信号为坏质量时，自动切断电流信号，即此时电流信号不起作用。因电流信号都是由电流互感器产生的，一旦运转的设备停止运行，即跳闸，其电流会立即为0，因此采用这种方法并不会影响保护正常动作。其逻辑组态简图见图1。

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2多功能处理卡（MFP）故障及处理
　　韶关发电厂10号机组运行一段时间后，DCS有部分冗余的多功能处理卡（MFP）会出现故障，卡件故障指示灯显示，其出错的原因是主MFP与冗余MFP的组态不一致。将卡件初始化后插回卡槽，卡件工作正常，初步判断故障原因是卡件与连接电缆接触不良，在机组停机时将所有的MFP卡重新插一次，但过一段时间又会出现同样的故障，因此故障原因并非是卡件接触不良。在工程师站上查看MFP执行功能块（功能码为80）的组态参数及卡件的执行情况，发现MFP的执行周期均定义为0.25 s，在一个周期内主MFP处理数据所占用的时间都在70%以上，有时甚至超过90%。而在一个周期内，主MFP除了处理数据外，还要将主MFP的实时数据备份到冗余的MFP上，保证两者实时同步。若在一个周期内，主MFP处理数据所占用的时间太多，则在热备份还没有完成时又开始一个新周期，这时冗余的MFP就会发出故障信号，提示主、冗MFP组态不一致。将功能码80的执行周期改为0.5 s，主MFP处理数据占用的时间基本都在50%以下，这就保证有足够的时间进行热备份，冗余的MFP再也没有出现与主MFP组态不一致的故障。?

3DCS与DEH接口问题及处理
　　韶关发电厂10号机组DCS与DEH的接口通过IMCIS02卡实现：在机组由DEH控制时，DCS通过此卡读取DEH输出的负荷参考信号，作为汽轮机主控站的跟踪信号，以保证DEH在投入遥控方式运行时无扰动；而在遥控方式时，则通过此卡将汽轮机指令送至DEH。
　　在原设计逻辑中，只考虑了卡件信号为坏质量时的情况，没有考虑到信号正常但与实际值不符合的情况。在机组运行过程中，曾出现过机组由DEH就地控制切至遥控方式时，所有调门全部关闭，导致主汽压力迅速升高而手动MFT。事后查明，导致所有调门关闭的原因是DCS与DEH接口卡件IMCIS02故障，不管加多大信号，其电流都是4 mA，即采集得到的数值为0，但不是坏质量，原逻辑无法识别。而该信号即为汽轮机主控回路收到的负荷参考信号，于是汽轮机主控M/A站的输出也跟踪此信号（0），此值作为负荷设定值送到DEH。当DEH投入遥控方式运行时，DEH的输出等于DCS送来的负荷设定值，由于此值为0，于是所有调门突然关闭。
　　针对这种情况，对DCS和DEH的逻辑进行了如下修改：
　　a)在DEH的控制逻辑中增加以下两条投入遥控方式的允许条件,只有当这两条件同时满足时DEH才允许投入遥控方式：DEH的负荷参考设定值与接收到DCS的负荷设定值的偏差不大于10%；DEH接收到DCS的负荷设定值大于40%。
　　b)在DCS的汽轮机主控M/A站逻辑上增加一逻辑运算回路，计算出负荷参考值，此值根据当前的主汽压力值和汽轮机实际负荷值计算得到。当DCS接收到DEH的负荷参考信号出现故障时，汽轮机主控M/A站的输出不跟踪此信号，而是跟踪计算得到的负荷参考值。
　　c)在DCS上增加以下逻辑控制回路：当DCS接收到DEH的“DEH已投入遥控方式运行”信号后，立即向DEH发出一确认信号。
　　d)在DEH上增加以下逻辑控制回路：当DEH刚投入“遥控方式”时，调门控制权并不立即交由DCS，而是等接收到DCS的确认信号后，才将调门交给DCS控制。
　　e)在DEH上增加以下逻辑控制回路：当DEH投入“遥控方式”2 s后，若仍未收到DCS的确认信号，则DEH自动退出“遥控方式”。
　　逻辑修改后，DEH与DCS的接口功能得到进一步完善，即使接口卡有故障也不会影响机组的安全运行。?

4MCS柜失电原因及处理
　　韶关发电厂10号机组DCS在运行过程中曾出现过MCS柜上所有MFP卡件和通信卡件（INNPM11和INNIS01）均没有工作，造成系统失控，被迫手动停机的情况。
　　检查表明，造成该柜上的MFP卡和通信卡无法正常工作的原因是电源问题，在电源监视卡上测量电源输出的5 V电压，只有4.78 V，而在每排卡件处测量，则只有4.63 V，而这些卡件正常工作的电压范围为4.90 ～5.10 V。
　　造成系统电源输出电压下降的原因是该柜的MFP卡较多，共有6对（12块），而其他柜最多只有3对，再加上该柜全是模拟量控制信号，其I/O卡件都要系统提供5 V电压，因而该柜的负载比其他机柜的负载要大很多，电源长期在满负载情况下工作，再加上当时机柜通风不好（因通风滤网堵塞，机柜无法正常通风冷却），柜内温度偏高，用手摸5 V电源的总线可以感觉到该电缆发热（其他机柜感觉不到），打开机柜冷却约0.5 h后再测量5 V电源的输出电压，得到的值为5.06 V。据此可以判断出造成该柜5 V电源电压降低的原因是电源长期在满负载下工作，而机柜因通风滤网堵塞得不到有效冷却导致温度升高而引起的。
　　因电源箱上还有两条空插槽，为防止再次出现这种情况，在该柜上增加了两块5 V的电源卡，同时清洗滤网，保证机柜正常通风冷却。目前，该柜虽然正常工作，但其负荷仍然偏大，最彻底的解决方法是增加一个模件柜，将负荷平均分配到两个机柜。?

5结果和建议
　　经过一年多的跟踪处理，韶关发电厂10号机组DCS出现的问题都得到了有效的解决，目前系统运行稳定，控制逻辑满足安全生产的要求。
　　目前，DCS的技术已经很成熟，系统本身一般不会出现大的问题，但是要使一套系统能满足电力安全生产的要求，必须在设计、调试和生产过程中注意以下几点：
　　a)在设计系统接口及控制逻辑时，应全面考虑各种可能出现的情况，对不同的情况采用不同的控制逻辑。
　　b)在分配机柜卡件时，应预先估算卡件的负荷，并将其与电源所能提供的负荷比较，在单路电源供电的情况下，卡件的总负荷不应超过电源负荷的70%。同时各机柜的负荷应尽可能平均分配。
　　c)在设置系统的执行周期时，应给系统一定的空余时间，在满足生产需要的前提下可以将系统的执行周期设置大一点。
　　d)调试单位在调试过程中，要仔细审查逻辑，对不完善的逻辑要及时向调试指挥组汇报，并提出相关的修改建议，指挥组在接到建议后要及时组织有关单位讨论落实方案。10号机组保护会发生误动作的问题在调试阶段就已经提出，但因各种原因一直没有得到解决，直至移交生产出现误动作后才进行修改。
　　e)生产单位在生产过程中，要注意检查电子室的空调、室温及机柜的通风散热情况，保证DCS的工作环境满足要求。