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.天津龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司，天津 300000）

機組緊急PLC保護(hù)動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.天津龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司，天津 300000）

張河灣電站1號機組在抽水運行中由于緊急PLC保護(hù)動作導(dǎo)致機械跳機，本文對其原因進(jìn)行了分析，并介紹了處理過程。

抽水運行；緊急PLC；機械跳機

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)計安裝4臺250 MW單級混流可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量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，可以充當(dāng)電網(wǎng)最佳的緊急事故備用和“黑啟動”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)運行，1、2號機組抽水運行各出力-250 MW，1～4號主變運行；廠用電10 kV I段由1003供電，I段帶II段運行，III段由1002開關(guān)供電獨立運行。

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

_DI01 Uint Emergency PLC In Operation（緊急停機PLC報警），U01_RQ_MS_P Mechnical Stop Request from P。1號機組緊急PLC保護(hù)動作導(dǎo)致機械跳機。

2 事故原因分析

（1）直接原因

1號機組現(xiàn)地控制單元緊急PLC（C8035）動作，導(dǎo)致機組緊急PLC機械保護(hù)出口跳機。

（2）根本原因

存在兩種可能：

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

2）機組LCU事故信號DI模板故障且緊急PLC收到1號主變保護(hù)B盤動作信號，導(dǎo)致機組緊急PLC機械保護(hù)動作出口。

3 故障排查經(jīng)過

運維人員根據(jù)歷史記錄，進(jìn)行邏輯回路梳理，確定機組緊急PLC機械保護(hù)出口跳機是由于1號機組緊急PLC組態(tài)中水泵工況機械跳機信號（U1_RQ_MS_P）觸發(fā)導(dǎo)致，該信號通過1號機組緊急PLC停機流程組態(tài)實現(xiàn)機組緊急停機（正常情況下，該路機械保護(hù)為主PLC機械保護(hù)后備，當(dāng)主PLC程序監(jiān)視回路異?；蛑鱌LC事故停機DI板卡故障時，緊急PLC接管機組控制權(quán)，將機組停穩(wěn)），同時發(fā)出緊急PLC動作信號（U1_GA04_EM001_ HO01）經(jīng)硬線回路至監(jiān)控主PLC上送操作員站報警站并同時通過機組主PLC再次出口機組機械跳機。

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），同時變量U1_RQ_MS_P經(jīng)由功能塊7觸發(fā)緊急PLC機械跳機令變量U1_QS_RQ，進(jìn)而觸發(fā)緊急PLC機械跳機保護(hù)動作出口。

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

通過對回路2繼續(xù)回溯排查，變量U1_GA01_ EG030_HI01是由1號機組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是基于機組LCUCE2000機架模件丟失變量U01_GA01_U01_GA01_RACK2_ DZ01/U01_GA01_RACK2_DZ02/U01_GA01_RACK2_ DZ07或機組保護(hù)動作輸入信號可用性變量控制觸發(fā)的。通過對SOE事故追憶及分析，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)報警信息，但值得注意的是，功能塊8集成有兩路模擬量可用性信號 （U01_MG10_CL501_AI01_V和U01_MG10_CL101_AI01_V），這兩路信號是機組油壓控制系統(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)置仍存在較大誤動風(fēng)險。

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)跳機信號（U01_JB02_EW300_HI01）始終保持為“1”，相應(yīng)緊急PLC輸入端子指示燈點亮，若再出現(xiàn)LCU事故DI模塊故障（U1_GA01_EG030_HI01）信號變位，不經(jīng)任何延時，即會觸發(fā)機組緊急PLC保護(hù)動作出口。繼續(xù)對1號主變保護(hù)B盤保護(hù)動作信號（U01_JB02_EW300_ HI01）進(jìn)行回溯，發(fā)現(xiàn)是由其中一路信號即勵磁變溫控信號觸發(fā)的，之前勵磁變溫控信號由于出現(xiàn)跳變，暫時將相關(guān)保護(hù)壓板解除，但仍與機組緊急PLC有所關(guān)聯(lián)，因此當(dāng)溫控信號再次出現(xiàn)跳變時，導(dǎo)致緊急PLC長時收到主變保護(hù)B盤保護(hù)動作信號。

綜上所述，回路2存在較大誤動風(fēng)險。

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

變量U1_GA01_EM002_HI01是通過硬布線回路引自1號機組LCU主PLC變量U01_GA01_EM002_ DO01。程序監(jiān)視信號（U01_GA01_WDOG_ T0/U01_GA01_WDOG_T1）通過功能塊2生成心跳脈沖信號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，對應(yīng)脈沖寬度為2s（200×0.01 s）。

此外，機組LCU主PLC還將心跳脈沖信號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延時功能塊過濾，實現(xiàn)看門狗組態(tài)功能，當(dāng)心跳脈沖信號變位保持超過3 s，即會觸發(fā)報警信號U01_GA01_EM001_DS01，該信號上操作員站報警列表及進(jìn)SOE。但通過對報警列表及SOE查找，跳機前后均未出現(xiàn)該報警信號，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)致出口跳機信號的原因應(yīng)在從主PLC CE2000 DO模板至緊急PLC DI模板即心跳脈沖信號所在的回路之間。心跳脈沖信號由主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，目前心跳脈沖超時判斷定值為3 s，而心跳脈沖信號自身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，但是有較多轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，會在一定程度上加大心跳脈沖信號變位延時，且緊急PLC內(nèi)信號變位情況不進(jìn)歷史數(shù)據(jù)庫，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)的勵磁變溫控信號回路接線。

（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號機組看門狗故障程序的延時定值，在緊急PLC功能塊18右側(cè)出口增加一個2 s延時功能塊，并引出一路報警信號經(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，以提醒運維人員及時檢查程序監(jiān)視回路，及時更換回路相關(guān)模件。在緊急PLC功能塊19左側(cè)輸入端增加一個3 s延時功能塊，使得緊急PLC保護(hù)動作信號延時加大，以躲過程序監(jiān)視回路偶發(fā)性故障引起的機組機械跳機風(fēng)險。

（4）利用機組定檢的機會，參照1號機組緊急PLC組態(tài)，在2、3、4號機組對緊急PLC組態(tài)中動作輸入條件增加R-S觸發(fā)模塊及相關(guān)測試變量，當(dāng)PLC某路輸入條件信號誤動后，通過在線檢查相關(guān)變量即可確定為哪路信號誤動，實現(xiàn)故障點捕捉功能。

（5）利用機組定檢機會，對涉及到的CE2000板卡的現(xiàn)場總線接頭、CE2000 DI模板、信號端子接線進(jìn)行全面檢查和緊固，以消除環(huán)境振動導(dǎo)致的接觸不良而引發(fā)的緊急PLC誤動風(fēng)險。同時對功能塊8左側(cè)輸入信號進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使用壓力油罐油位開關(guān)量信號校驗位（U01_MG10_CL102_DI01_V和U01_MG10_CL502_DI01_V）替換現(xiàn)有的油位模擬量信號校驗位（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。

5 結(jié)論

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

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行維護(hù)工作。