河源電廠DEH柜模件故障分析及處理

黃先平 李恩鵬 陳志科

摘 要 河源電廠2？00MW機組DEH系統采用ABB symphony控制系統。汽機保護系統（TPS）由三塊TPS02模件和一個 TPSTU02端子板組成。TPS模件及其它IO模件均通過擴展總線與控制器通訊，實現數據交換。本文對模件信號誤發導致機組跳閘的原因進行分析，提出了解決方法，并消除了故障。

關鍵詞 DEH TPS02 擴展總線 模件故障

中圖分類號：TK321文獻標識碼：A

1故障現象概述

2018年4月16日15：28：42 河源電廠#1機組DCS系統DEH機柜16號DO模件、20號AO模件故障報警。DEH機柜內GV1，GV2，GV3模擬量反饋信號故障消失。OPC油壓力低反饋來，GV1、IV1、IV4全關信號來，GV2、IV3全開信號消失。ASP#1油壓高報警來，隨后消失。TV1、TV2、GV1、GV2、GV3、IV1、IV2、IV3模件輸出故障報警。

15：28：46 16號DO模件、20號AO模件恢復正常，OPC油壓力恢復正常。

15：28：47 GV1、GV2、GV3模擬量反饋恢復正常，GV1開度為3%，GV2開度為3%，GV3開度為0%。

15：28：48 GV1、GV2、GV3模件故障報警。GV1、GV2指令跟蹤實際閥位3%，GV3指令跟蹤實際閥位0%。

15：28：52調節級壓力降低為2.4MPa，高壓缸排汽壓力降低為2.8MPa，高排壓比低跳機，鍋爐MFT動作。

2018年5月1日3：50：57 #1機組OPC油壓低報警，1秒后報警消失。GV、IV關閉;3：50：58 #1機組發DEH綜合報警;3：51：01 調節級壓力下降至為3.2MPa，高壓缸排汽壓力3MPa，高排壓比低保護動作，汽輪機跳閘。

2 DEH系統通訊網絡結構及原理

河源電廠DCS系統采用北京ABB貝利工程有限公司的symphony 系統，系統由三個環路組成，包括公用系統Cnet、#1機組Cnet和#2機組Cnet。每條環路使用冗余的同軸電纜，通過存儲轉發的方式傳遞數據。

在HCU的各類模件中（見圖1），控制網絡（C-Net）接口及通訊處理模件為一對冗余的NIS/NPM ，NPM直接處理需要與網絡通訊的數據，并采用直接內存存取技術Direct Memory Access （DMA），通過控制總線Control Way與控制器BRC進行數據交換;BRC執行邏輯、PID運算等過程控制任務;BRC也采用DMA技術，通過I/O擴展總線與各I/O模件交換數據。

控制器與子模件的擴展總線通訊方式采用三態門電路控制，三個狀態是1和0、高阻狀態（高阻態主要用來將邏輯門同系統的其他部分加以隔離），當總線上設備有通訊時傳送的是1和0，沒有通訊時處于高阻狀態。當三態門電路輸出為高阻狀態時，三態門的輸出端相當于開路，對總線上連接的其它器件沒有影響，利用三態門的這個優點對需要通過總線的數據進行分時傳送，這樣數據的傳送就不會出現混亂。

汽機保護系統由三塊TPS02模件及與電纜連接的一個TPSTU02端子單元組成。所有與電子超速保護有關的功能均由模件及端子單元監測和完成。這些保護功能獨立于控制系統的數據總線和多功能處理器，汽機保護系統采用三冗余輸入方式、三選二保護邏輯及可在線試驗以提高可靠性。

TPS模件通過擴展總線把汽機轉速、功率、中壓缸排汽壓力、功率不平衡量加上汽機跳閘及油開關狀態等訊號傳至控制器，每一塊模件獨立計算汽機轉速及產生跳機訊號，最后的輸出由終端單元以三選二邏輯決定。

3初步原因分析

第一次跳機前多個IO模件故障報警，OPC油壓正常信號失去4秒，GV、IV動作由OPC油卸載引起。雖然沒有直接監視手段，綜合其它信號反饋和現場的油路情況分析，基本可以判斷是OPC電磁閥動作導致GV、IV關閉。OPC電磁閥動作有兩條回路，一條是TPS的超速保護回路;另一條是組態中的超速保護邏輯通過DSO的通道輸出。

（1）3塊TPS模件在整個過程中沒有出現過任何報警，測量信號也都正常，并且TPS模件保護動作都是三取二回路，TPS動作的可能性極小。

（2）通過查看超速保護邏輯例外報告，確認超速保護邏輯沒有動作，如果是DSO動作OPC電磁閥，DSO模件組態為故障時發0，只有在DSO模件與BRC控制器通訊故障時，通道輸出由正常的0變為1才能動作電磁閥。

綜合兩次跳機前DCS歷史趨勢，結合系統運行狀況分析可知，兩次跳機起因都是OPC電磁閥誤動作（同時伴有子模件通訊故障報警）引起調門關閉，高排壓比低跳機。另外OPC電磁閥4月28日還有一次誤動作，DEH機柜部分子模件報故障也多次發生。通過幾次故障的資料分析，初步判定是DEH機柜M3控制器與子模件的擴展總線通訊出現故障，DSO模件誤發指令導致OPC電磁閥動作，但究竟是哪一塊或哪幾塊模件故障引起總線通訊故障，尚不明確。

4處理過程及現象分析

4.1 4月16日停機后采取的檢查處理工作及現象分析

（1）對DEH機柜外部接線（包括OPC電磁閥、GV/IV快關電磁閥、中主門試驗電磁閥、中主門活動電磁閥、TPS端子板IO信號、伺服卡IO信號）進行檢查，未發現短路、接地、串入電壓的情況。因此可排除系統外部干擾影響。

（2）更換M3控制范圍內的三排MMU機籠及連接電纜、機柜兩塊電源模塊、BRC300控制器、所有出現過故障報警的I/O模件，3塊TPS02、10塊伺服卡HSS03未出現報警，故未更換。

機組啟動后各類I/O模件仍然多次出現故障報警，DI、DO信號多次翻轉，最終#1機組5月1日再次跳閘。由此可見，導致擴展總線故障的源頭仍未找到。

4.2 5月1日停機后采取的檢查處理工作及現象分析

（1）檢查DEH機柜內控制器、子模件、測量電源模塊電壓、各路直流輸出電壓，均正常。

（2）機柜斷電，測量電源各路電壓輸出電阻值均在正常范圍內。

（3）對DEH機柜外部接線進行檢查，也未發現短路、接地、串入電壓的情況。

（4）為防止信號誤發導致OPC動作關調門，拆除TPS模件動作OPC電磁閥的繼電器，并拆除OPC電磁閥線圈。

（5）模件插拔實驗時發現有一塊TPS02模件插拔時會導致其它部分模件報故障，故將其更換，并移至別的槽位安裝。

（6）更換TPSTU02端子板;更換兩塊DO端子板（懷疑其通道信號誤發），同時更換對應預制電纜，改變OPC電磁閥動作輸出通道。

（7）TPS端子板功率1、3通道增加無源信號隔離器。

（8）TPS端子板轉速信號在端子板上并聯濾波電阻。

自5月2日機組再次啟動后，#1機組DEH報各類子模件離線、通道壞質量、DO翻轉、DI翻轉、伺服卡模件（HSS03）離線切手動、轉速突降等故障依然頻繁出現。由于I/O模件均已更換，所有HSS03卡件均出現過短暫離線狀態后恢復正常的情況，結合模件報警記錄及相關信號歷史趨勢可知：M3控制器與子模件的擴展總線通訊受到干擾，干擾源最大可能是TPS模件（共3塊），但不確定是哪塊TPS模件導致，即某一塊或幾塊TPS模件硬件故障導致其三態門電路中高阻狀態出現異常，導致總線通訊數據混亂。

2018年6月3日，為保證3塊TPS卡件版本一致性，熱控人員將3塊TPS02卡件在線更換，更換后DEH柜無任何模件故障報警，系統運行恢復正常。

5結論

TPS模件硬件故障導致各子模件與控制器通訊的擴展總線受到干擾，引發各類子模件信號誤發，導致機組跳閘。

更換下的TPS模件返廠后廠家對其進行故障檢測，其中一塊模件擴展總線的接口芯片U32、U33故障，該TPS模件為機組庫存備件，存在質量問題。

參考文獻

[1] 李健民.汽輪機DEH系統調試中的問題分析及處理[J].廣東科技，2012（23）：50.