ABB SYMPHONY DEH系统信号翻转的原因分析及处理

0 引言

广东粤电靖海发电有限公司一期有2×600MW+2×1000MW共4台国产超临燃煤机组。其控制系统（DCS）均采用北京ABB贝利控制有限公司的Symphony系统。DEH系统为一体化设计，也采用Symphony系统。在机组投运的几年里，DCS系统曾多次出现同一个机柜内不同控制器（BRC）之间进行信号引用时，由于通信出错，开关量发生0到1突变，模拟量信号发生瞬间跳变或者变为坏点，影响机组的稳定运行。2013年8月30日，#1机组因DEH系统信号翻转造成一次严重的机组快速甩负荷事件。

1事件经过及处理过程

8月30日10时6分36秒，#1机组带600MW满负荷运行，机组各项参数正常，处于协调控制方式。10时6分37秒，汽轮机所有调门（4个高压调门和2个中压调门）突然全部关闭，DEH切换到手动方式，机组负荷瞬间降到200MW左右。调门关闭后1s，汽轮机所有调门又全部打开，机组负荷恢复回600MW，DEH系统仍然为手动方式。

事后检查历史记录，发现6个调门的快关电磁阀均动作，其开度指令均降到-5%，未发现其他异常。6月6日，该DEH系统曾发生过一起信号翻转引起机组扰动的事件。当时，通信来的RUN信号发生了翻转，造成主汽门关闭1s后打开。此次事件与之相似，初步判断是DEH系统的信号翻转造成的。

2原因分析

在全部调门关闭造成机组甩负荷的过程中，一共有3处信号异常动作，即6个调门的快关电磁阀均动作，其开度指令均降到-5%，DEH切换到手动方式。,对这些异常信号的来源进行分析，可以找出造成此次事件的原因。

2.1 调门的快关电磁阀动作原理及故障分析

 DEH的6个调门快关电磁阀控制原理如图1所示，有3个信号会造成6个快关电磁阀同时动作：第一个是跳闸汽机的信号（TRIP TURBINE），此信号由R-S触发器置位触发，由于汽机已跳闸状态信号复位，没有经过通信传递，可以直接排除；第二个是OPC动作信号（OSPOSP SOLENOIDS），此信号由3个信号触发，均有延长时间的记录，经查均没有动作的记录，可以排除；

 

 

 

 

 

第三个是调门严密性试验信号（START CV/IV LEAK TEST），此信号从5号控制器通信过来，不能排除通信翻转的可能。另外，调门活动试验时，相应的快关电磁阀也会动作，各个调门的信号从5号控制器单独通信过来，但是所有信号均同时发生翻转的可能性不大，可以排除。

2.2汽机调门指令控制原理及故障分析

此次事故发生时，所有调门的开度指令均跌到-5%，而其他如手动参考指令、负荷设定指令、目标负荷指令等，都没有发生变化。调门指令跌到-5%，是调门的阀门流量修正函数FX输入跌到0%所致，FX输入0%对应着-5%的输出。

DEH的调门指令原理如图2所示。引起阀门流量指令切换到0%的4个条件中，除调门严密性试验(START CV/IV LEAK TEST OSP)是通信来的，无法排除外，其他三个条件-汽机跳闸（TRIP TURBINE）、汽机已跳闸（TURB TRIPPED OSP SEL）以及OPC超速（OSP SOLENOIDS）均是在本控制器内产生，且都有记录可，可以排除这些信号出现的可能。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 DEH手动/自动原理及故障分析

此次事故发生时，DEH切换到手动方式。汽机挂闸后，由运行操作投入DEH的自动方式，当出现下列条件，DEH会切到手动方式：控制器刚启动，产生一个脉冲，将DEH切换到手动；调门严密性试验(START CV/IV LEAK TEST OSP)；主汽门严密性试验（START MSV/RSV LEAK TEST OSP）；汽机已跳闸；DEH DEMAND信号坏质量；转速低于2980r/min时，出现机组并网信号，产生一个脉冲，将DEH切换到手动；任一中压调门出现控制卡看门狗超时；有2个或以上的高压调门出现控制卡看门狗超时。以上8个条件中，只有调门严密性试验(START CV/IV LEAK TEST OSP)发生翻转，才会同时引起调门关闭。而其他条件，如汽机已跳闸、主汽门严密性试验等，除了引起调门关闭外，还会引起主汽门关闭，可以一一排除。因此，可以判断调门严密性试验(START CV/IV LEAK TEST OSP)发生过翻转造成的DEH切至手动运行可能性最大。

通过以上分析可以看出，此次事件中，造成DEH三处信号异常并使全部调门关闭导致机组甩负荷的主要原因是调门严密性试验(START CV/IV LEAK TEST OSP)信号在通信过程中发生过翻转。

3事故处理及改进措施

事件发生后翻转的信号在极短的时间内恢复正常，机组也恢复到正常的运行状态，虽未造成机组停运，但是，DEH系统作为汽轮机最重要的控制系统，任何小的隐患都有可能造成大的安全事故。

ABB SYMPHONY DCS系统在不同电厂里曾多次出现同一个机柜内不同控制器（BRC）之间进行信号引用时，通信出错导致信号误发的事件。ABB公司均是采用对通信模件及控制器模件进行升级的方法处理。靖海发电公司也曾多次行过相关硬件升级，但是未能彻底解决该问题。

信号翻转通常是单个信号在柜内不同BRC之间通信时发生的，因此，对DEH系统进行逻辑优化，对重要的单个通信信号进行多重化处理，可以有效避免信号在通信时发生翻转。改进措施：

（1）更正DEH不同控制器间不恰当的通信方式。

当同一个控制器通过多个DI/B(或DI/L、AI/B等)读取另一个控制同一个变量时，会造成数据通信不稳定，容易造成信号翻转，因此必须杜绝这种情况。DEH系统对块的执行顺序是有严格要求的，在删除多余的DI/B(或DI/L、AI/B等)时，必须保留块号较小的那个块，以实现DEH逻辑运算的顺序不会改变。若要保留原来的DI/B(或DI/L、AI/B等)不变，则可采取在信号源头增加或门的方法，实现同一个信号由多个DI/B(或DI/L、AI/B等)读取。

（2）采用批量通信的功能码来接收通信信号，减轻Control Way的通信负荷。即采用DIL/B来代替DI/B接收开关量数据，采用AIL/B来代替AI/B接收模拟量数据。 DIL/B或AIL/B可以用一个通信包传输8个信号，可以把Control Way的通信负荷降低到原来的1/8。

（3） 对于重要信号以及会引起设备误动的信号，采用多重化的逻辑处理方式，提高通信信号的可靠性。通过层层梳理，从DEH系统两控制器间300多个通信信号中筛选了18个极其重要的信号进行处理，这18个信号中任何一个信号如果发生翻转都会导致调门全关。

对这18个不同信号采取的处理措施也是不同的，其中，RUN和TURB TRIPPED OSP SEL采用信号三取二逻辑处理；OPEN VV和TPR ACTIVE采用信号相与逻辑处理；AST电磁阀试验信号（TEST HPT 5YV、TEST HPT 6YV、TEST HPT 7YV、TEST HPT 8YV）采用相互交叉限制逻辑处理；高压及中压主汽门活动试验信号采用试验投切信号进行屏蔽逻辑处理，调门严密性试验及主汽门严密性试验及AUTO SET TARGET信号采用并网信号进行屏蔽处理。

4 结语

该改进措施在靖海发电公司其他三台机组中得到很好的应用，提高了DEH系统的可靠性，保障了机组的安全稳定运行。

 

 

参考文献

 [1] 朱寅明. [J]. 中国高新技术企业， 2013，(31)