鄭溢強(qiáng)

(福建晉江天然氣發(fā)電有限公司,福建 泉州 362251)

0 引言

福建某燃?xì)怆姀S擁有4臺(tái)9FA型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組,每臺(tái)機(jī)組配置一套發(fā)電機(jī)測(cè)控裝置,用于監(jiān)視發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)。數(shù)字多功能監(jiān)測(cè)表有功功率的正確輸出是機(jī)組可靠運(yùn)行的重要監(jiān)測(cè)參數(shù)之一。其中,有功功率值作為重要參數(shù)參與燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng),特別是關(guān)系到高壓主蒸汽溫度和流量的控制。

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度日益提高的同時(shí),為進(jìn)一步提高上送有功功率數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,機(jī)組在發(fā)電機(jī)測(cè)控屏配置兩套功率變送裝置,主輸出裝置是EIG公司的Nexus1252型高性能數(shù)字多功能監(jiān)測(cè)表(以下簡(jiǎn)稱1252),輔助輸出裝置是摩爾公司的PWT型功率變送器(以下簡(jiǎn)稱PWT)［1］。裝置的交流模擬量輸入回路分別為交流電流和電壓回路,它們均使用自發(fā)電機(jī)出口斷路器來控制柜內(nèi)相同繞組的電流互感器和電壓互感器。1252裝置將電氣量的模擬量通過內(nèi)部計(jì)算變成數(shù)字量,再轉(zhuǎn)換成輸出直流信號(hào)的模擬量,共有25組輸出量。而PWT裝置通過將交流模擬量轉(zhuǎn)換成直流量進(jìn)行輸出,且僅有1組輸出量用于給燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)供能。

1 事件處置過程

2022年5月31日,省調(diào)度中心臨時(shí)調(diào)度啟動(dòng)4號(hào)發(fā)電機(jī)組,并網(wǎng)后燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)“有功功率傳感器偏差”的警告信號(hào),自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)控制功能提示退出自動(dòng)控制模式,運(yùn)行人員查看有功功率1(來自1252裝置)顯示-1.1MW,有功功率2(來自PWT裝置)顯示23MW,勵(lì)磁系統(tǒng)上傳的有功功率顯示21MW,初步判斷為1252裝置的有功功率變送點(diǎn)存在問題,值長(zhǎng)馬上通知檢修人員進(jìn)行緊急處置。一組檢修人員到集控樓監(jiān)控室重點(diǎn)檢查AVC監(jiān)控系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)有功功率顯示-1.2MW,另外發(fā)電機(jī)出口電壓和電流參數(shù)也不正常,數(shù)值不跳變,其測(cè)點(diǎn)均來自1252裝置變送點(diǎn),顯然是機(jī)組并網(wǎng)前的數(shù)據(jù),初步判斷為1252裝置有問題導(dǎo)致其所有變送點(diǎn)都不正常。另一組檢修人員前往4號(hào)發(fā)電機(jī)組繼保室,查看了測(cè)控裝置和故障錄波裝置,顯示23MW,正常。到發(fā)電機(jī)同期測(cè)控屏打開后,柜門發(fā)現(xiàn)I/O模塊的通訊燈閃爍不正常,必須斷電重啟1252裝置,方可恢復(fù)正常。與值長(zhǎng)溝通后,因該功率點(diǎn)涉及燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)中的功率調(diào)節(jié)策略,故先聯(lián)系熱控人員查閱相關(guān)聯(lián)的條件,而后進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)制,從而避免1252裝置斷電重啟期間發(fā)生的異常情況。

在確認(rèn)強(qiáng)制相關(guān)條件但還未執(zhí)行時(shí),一名電氣人員為進(jìn)一步確定1252裝置故障,判斷變送無輸出情況,將萬用表毫安檔直接測(cè)量在輸出端子,造成直流信號(hào)回路短接,引起燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的功率點(diǎn)變成壞點(diǎn),同時(shí)發(fā)出“有功功率1傳感器故障”“有功功率2傳感器故障”“功率傳感器功率突變”等警告,10s后警告停止。事后查看警告邏輯框圖,任一點(diǎn)功率壞點(diǎn)均會(huì)觸發(fā)兩個(gè)“功率傳感器故障”警告,即正常功率點(diǎn)也會(huì)隨故障壞點(diǎn)發(fā)出“傳感器故障”警告;從功率曲線圖上看,功率點(diǎn)從-1.1突變至-671,經(jīng)過8s后返回至-1.1。

在確認(rèn)汽機(jī)高壓進(jìn)汽條件滿足,并開始高壓進(jìn)汽后,電氣人員為了進(jìn)一步確認(rèn)1252裝置的功率點(diǎn)數(shù)值有誤原因,用相同的測(cè)量方式,將萬用表毫安檔直接并聯(lián)在PWT裝置的輸出端子進(jìn)行測(cè)量。萬用表的顯示值與測(cè)量1252裝置的顯示值不一致,確定為1252裝置功率變送點(diǎn)存在問題。該測(cè)量方法會(huì)造成直流信號(hào)回路短接,使燃?xì)廨啓C(jī)的兩個(gè)功率值均發(fā)生突變,引起燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的功率點(diǎn)變成壞點(diǎn),發(fā)出警告信號(hào)。事后查看曲線發(fā)現(xiàn)功率點(diǎn)從-649經(jīng)過4s后返回至58。

為防止1252裝置功率點(diǎn)重啟過程中出現(xiàn)異常,造成逆功率保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘,熱控人員檢查及確認(rèn)強(qiáng)制信號(hào)點(diǎn)賦值的注意事項(xiàng)后,擬將兩個(gè)功率點(diǎn)計(jì)算后的數(shù)值強(qiáng)制為當(dāng)前值-1.1,未對(duì)相關(guān)邏輯進(jìn)行檢查。強(qiáng)制賦值后,電氣人員開始斷電重啟1252裝置,燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出“所有有功功率傳感器故障”警告,重啟過程中使用1252裝置輸出的變送點(diǎn)都報(bào)“傳感器故障”,觸發(fā)L73CESSR(機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用負(fù)荷指令),此時(shí)“機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)條件”不滿足,延時(shí)發(fā)送“等待進(jìn)汽狀態(tài)”的指令,高壓主蒸汽調(diào)節(jié)閥接受指令關(guān)閉閥門,且燃燒模式改變,導(dǎo)致汽機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)同時(shí)甩負(fù)荷,負(fù)荷由101MW在24s內(nèi)降至30MW(DWATT2顯示值)。重啟1252裝置后,輸出有功功率顯示值恢復(fù)正常,負(fù)荷降至29MW。

2 燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)邏輯

早期燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)未升級(jí)時(shí),發(fā)生一起與功率有關(guān)的甩負(fù)荷事件,其邏輯為有功功率值取自1252裝置提供的功率變送點(diǎn)和PWT裝置提供的功率變送點(diǎn),經(jīng)過模型函數(shù)計(jì)算后,即經(jīng)過邏輯表決選擇后取最高數(shù)值的變送點(diǎn)。該邏輯稱為“二選高”。

當(dāng)發(fā)生甩負(fù)荷事件發(fā)生后,優(yōu)化其計(jì)算模型,計(jì)算有功功率值時(shí),再增加了一路勵(lì)磁系統(tǒng)提供的功率變送點(diǎn)。此時(shí),將3個(gè)功率變送點(diǎn)經(jīng)過模型函數(shù)計(jì)算后進(jìn)行比較,功率變送點(diǎn)選擇中間數(shù)值。該邏輯稱為“三選中”,并將三個(gè)變送點(diǎn)數(shù)值顯示窗口設(shè)計(jì)成可賦值窗口。

此事件是發(fā)生在燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)整體硬件和軟件進(jìn)行升級(jí)之后,新系統(tǒng)的功率變送點(diǎn)選擇值發(fā)生變化(圖1),即有功功率值取自1252裝置提供的功率變送點(diǎn)和PWT裝置提供的功率變送點(diǎn)經(jīng)過模型函數(shù)計(jì)算后,選擇兩數(shù)值的最大值,后對(duì)數(shù)值進(jìn)行信任值校驗(yàn),同時(shí)取消可賦值窗口和增加信任值功能。

功率數(shù)值的信任值一是有功功率值訓(xùn)練后(在邏輯界面上點(diǎn)擊訓(xùn)練功能),控制模塊會(huì)計(jì)算出一個(gè)正常標(biāo)準(zhǔn)偏差,后續(xù)會(huì)在機(jī)組正常運(yùn)行期間,實(shí)時(shí)計(jì)算功率變送器的變化值,再與正常標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行比較計(jì)算,得出功率的信任值。因此,不同類型的重要變送點(diǎn)應(yīng)在機(jī)組首次并網(wǎng)的初負(fù)荷下進(jìn)行1次訓(xùn)練;二是控制模塊會(huì)計(jì)算該值在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的緩慢變化量,通過計(jì)算4個(gè)不同時(shí)間常數(shù)下的變化差值,計(jì)算出變化率及信任值,并取最小值輸出,即功率值漂移［2］。

信任值的功能主要是控制模塊中會(huì)取最小的信任值作為輸出,并以此為依據(jù)判斷功率變送器的故障情況。信任值低于0.05則認(rèn)為變送器故障,若兩個(gè)功率變送器信任值都低于0.05,則判斷兩個(gè)功率變送器均故障,發(fā)出關(guān)主氣門信號(hào),使機(jī)組降負(fù)荷。

3 原因分析及對(duì)機(jī)組的影響

強(qiáng)制功率賦值時(shí),未考慮到信任值過低可能導(dǎo)致的異常情況,僅考慮防止逆功率保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘情況,即強(qiáng)制表決后的輸出功率值,對(duì)兩個(gè)功率值均故障的情況,發(fā)出關(guān)主汽閥門指令,而未采取有效措施,導(dǎo)致機(jī)組降負(fù)荷。

第一種人為原因是主動(dòng)干預(yù)造成的影響。在燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)未改造前,在控制畫面有“手動(dòng)選擇”按鈕,人為主動(dòng)去選擇3個(gè)功率點(diǎn)中最合適的信號(hào)點(diǎn),可以避免其中一個(gè)壞信號(hào)點(diǎn)造成機(jī)組甩負(fù)荷,也增加“人工賦值”按鈕,可以在壞信號(hào)點(diǎn)強(qiáng)行賦上正常的信號(hào)點(diǎn),讓機(jī)組穩(wěn)定在某一負(fù)荷運(yùn)行。人工賦值是人為強(qiáng)制信號(hào)點(diǎn)賦值,其造成的主要影響是失去了備用信號(hào)點(diǎn)。強(qiáng)制賦值一個(gè)功率值,那么控制模塊選擇計(jì)算后的數(shù)值將人為切換至另外的正常點(diǎn),如果另外的正常點(diǎn)也發(fā)生問題,就會(huì)發(fā)生不安全事件。改造后,取消“人工賦值”和“手動(dòng)選擇”按鈕,使運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)問題,也無法直接主動(dòng)去干預(yù)。

該事件將萬用表毫安檔直接在輸出端子進(jìn)行測(cè)量(采用并聯(lián)測(cè)試方法),會(huì)造成直流信號(hào)回路短接,引起燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的功率點(diǎn)變成壞點(diǎn),導(dǎo)致該正常的有功功率數(shù)值跳變,影響了燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的控制模塊對(duì)該數(shù)值真實(shí)性邏輯判斷。第一次測(cè)量1252裝置輸出的功率值,觸發(fā)了第一個(gè)數(shù)值的信任值計(jì)算邏輯,第二次測(cè)量PWT裝置輸出的功率值,觸發(fā)了第二個(gè)數(shù)值的信任值計(jì)算邏輯,致使控制系統(tǒng)判斷兩個(gè)功率變送器均故障,發(fā)出關(guān)閉主氣門信號(hào),機(jī)組降負(fù)荷。

第二種人為原因是誤操作造成的影響。誤操作是指根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢修經(jīng)驗(yàn),個(gè)人行為由于滿足了特定條件,有可能造成不安全事件或使機(jī)組帶“病”。例如,現(xiàn)場(chǎng)人員并聯(lián)測(cè)量方式測(cè)試直流信號(hào)造成該測(cè)點(diǎn)變壞點(diǎn),而后該突變嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)監(jiān)控,帶來災(zāi)難性數(shù)據(jù)分析,得出不正確的計(jì)算值。對(duì)于1252裝置變送輸出問題,測(cè)量方式和測(cè)量顯示的數(shù)值變化不夠敏感,兩次測(cè)量方式,特別是第二次測(cè)量方式嚴(yán)重干擾了正常數(shù)據(jù)的上送,從而引起機(jī)組降負(fù)荷,影響了機(jī)組安全性和可靠性。

上述事件也暴露了一個(gè)對(duì)機(jī)組可靠運(yùn)行有影響的問題,無論是主動(dòng)干預(yù)還是人為誤操作,運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)功率顯示值突變,都無法及時(shí)深究其原因,也未能及時(shí)人為介入干預(yù),致使控制模塊計(jì)算功率值漂移,進(jìn)一步導(dǎo)致其跳機(jī)邏輯條件的滿足,發(fā)出降負(fù)荷指令。

4 1252裝置主要問題及解決辦法

該電廠Nexus1252型高性能數(shù)字多功能監(jiān)測(cè)表存在的問題主要有模擬量輸出值保持不變,模擬量輸出值不正常和宕機(jī)、數(shù)據(jù)假死兩個(gè)方面。

針對(duì)模擬量輸出值不正常的檢查與測(cè)試,第一步,檢查電源,測(cè)試直流電壓是否正常。如果電壓不正常,檢查各接線端子是否有松動(dòng)或斷開負(fù)載的電壓線,測(cè)試其直流電壓是否正常。如果電壓還是不正常,確定為電壓電源模塊故障,解決方法為更換新直流電壓源;第二步,用直流鉗形表測(cè)試輸出電源,看負(fù)載是否發(fā)生短路或接地。如果是電流值不正常,可以進(jìn)一步斷開部分負(fù)載,看是否電流發(fā)生變化。當(dāng)電流變穩(wěn)定后,就可確認(rèn)是斷開的該模塊出現(xiàn)故障,解決方法為更換新模塊,重新配置新參數(shù);第三步,判斷通信是否故障,主要現(xiàn)象是通信指示燈不亮或無間斷性交替閃爍,進(jìn)一步排查通信端口有無損壞,緊固螺母是否松動(dòng)、銹蝕、斷裂或接觸不良。若發(fā)現(xiàn)異常,更換通信線;若無異常,確認(rèn)參數(shù)是否被重置,連接上筆記本電腦,打開專用程序,查看日記是否有重置記錄。如果沒有,將備份的參數(shù)直接導(dǎo)入后重啟,檢查輸出是否恢復(fù)正常,大多數(shù)情況可以恢復(fù)正常。

針對(duì)監(jiān)測(cè)表宕機(jī)、數(shù)據(jù)假死的檢查與測(cè)試,一是由于Nexus1252型高性能數(shù)字多功能監(jiān)測(cè)表產(chǎn)品投運(yùn)時(shí)間已有15年,且功能繁多,因此,數(shù)據(jù)的采集、分析會(huì)占用大量?jī)?nèi)存,得到的數(shù)據(jù)經(jīng)處置器也會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)而導(dǎo)致處置器運(yùn)算速度變慢,甚至出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、宕機(jī)、假死等情況,這是1252裝置特殊的故障情況。該情況的現(xiàn)場(chǎng)檢查顯示均無異常情況,唯一故障現(xiàn)象為監(jiān)控系統(tǒng)畫面上數(shù)值不會(huì)跳動(dòng),保持不變。解決方法為將監(jiān)控采集到的數(shù)值強(qiáng)制賦值后,對(duì)1252裝置進(jìn)行斷電重啟以釋放內(nèi)存;二是存儲(chǔ)邏輯存在漏洞,電源模塊輸入或輸出欠壓或異常情況下,軟件無容錯(cuò)機(jī)制,造成存儲(chǔ)芯片內(nèi)數(shù)據(jù)丟失、堵塞或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不全［3］。解決方法為更換對(duì)應(yīng)的模塊或插件。

5 對(duì)機(jī)組的運(yùn)行控制采取的措施和干預(yù)手段

一是總結(jié)上述事件中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),制定相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)處置方案和干預(yù)手段,加強(qiáng)全員技術(shù)培訓(xùn),特別是功率控制及涉及甩負(fù)荷的相關(guān)邏輯,如值班員通過畫面“控制按鍵”進(jìn)行人為干預(yù)、相關(guān)人員強(qiáng)制輸出相應(yīng)的信號(hào)和及時(shí)更換相應(yīng)插件等技術(shù)手段。同時(shí),掌握萬用表正確的測(cè)量方法,避免再次發(fā)生降負(fù)荷停機(jī)事件。

二是對(duì)繼保室內(nèi)重要保護(hù)和測(cè)控柜,做好警示標(biāo)識(shí),提示帶電部位的危險(xiǎn)點(diǎn),加強(qiáng)防范人為原因造成的非正常停機(jī)的意識(shí);定期對(duì)涉及調(diào)節(jié)、控制類的變送器進(jìn)行檢驗(yàn),必要是縮短檢驗(yàn)周期。同時(shí),對(duì)機(jī)組的1252裝置參數(shù)進(jìn)行備份,以便最短時(shí)間處置故障。

三是針對(duì)此類型的裝置,研究在線更換功率變送器的可行性措施或考慮其他品牌的型號(hào)有無類似情況進(jìn)行改造,進(jìn)一步優(yōu)化1252裝置內(nèi)部程序和燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的邏輯。當(dāng)1252裝置運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng),性能會(huì)趨于不穩(wěn)定,故須能關(guān)閉不相關(guān)的功能［4］,完善相關(guān)邏輯,重新在畫面上增加“手動(dòng)賦值”選擇鍵。當(dāng)發(fā)生功率變送器故障時(shí),可人為干預(yù)邏輯條件。

6 結(jié)束語

機(jī)組甩負(fù)荷會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大危害,僅一個(gè)功率值就將導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)。因此,提高設(shè)備的可靠性及運(yùn)維人員的技術(shù)水平尤為重要。本文通過對(duì)一起故障的處置過程及原因進(jìn)行分析,從中吸取教訓(xùn),正確對(duì)待干預(yù)的雙面性,充分認(rèn)識(shí)到缺陷處置的危險(xiǎn)性,必要時(shí)應(yīng)提高標(biāo)準(zhǔn)要求,完善相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)處置方案。