河源电厂DEH柜模件故障分析及处理

黄先平 李恩鹏 陈志科

摘 要 河源电厂2？00MW机组DEH系统采用ABB symphony控制系统。汽机保护系统（TPS）由三块TPS02模件和一个 TPSTU02端子板组成。TPS模件及其它IO模件均通过扩展总线与控制器通讯，实现数据交换。本文对模件信号误发导致机组跳闸的原因进行分析，提出了解决方法，并消除了故障。

关键词 DEH TPS02 扩展总线 模件故障

中图分类号：TK321文献标识码：A

1故障现象概述

2018年4月16日15：28：42 河源电厂#1机组DCS系统DEH机柜16号DO模件、20号AO模件故障报警。DEH机柜内GV1，GV2，GV3模拟量反馈信号故障消失。OPC油压力低反馈来，GV1、IV1、IV4全关信号来，GV2、IV3全开信号消失。ASP#1油压高报警来，随后消失。TV1、TV2、GV1、GV2、GV3、IV1、IV2、IV3模件输出故障报警。

15：28：46 16号DO模件、20号AO模件恢复正常，OPC油压力恢复正常。

15：28：47 GV1、GV2、GV3模拟量反馈恢复正常，GV1开度为3%，GV2开度为3%，GV3开度为0%。

15：28：48 GV1、GV2、GV3模件故障报警。GV1、GV2指令跟踪实际阀位3%，GV3指令跟踪实际阀位0%。

15：28：52调节级压力降低为2.4MPa，高压缸排汽压力降低为2.8MPa，高排压比低跳机，锅炉MFT动作。

2018年5月1日3：50：57 #1机组OPC油压低报警，1秒后报警消失。GV、IV关闭;3：50：58 #1机组发DEH综合报警;3：51：01 调节级压力下降至为3.2MPa，高压缸排汽压力3MPa，高排压比低保护动作，汽轮机跳闸。

2 DEH系统通讯网络结构及原理

河源电厂DCS系统采用北京ABB贝利工程有限公司的symphony 系统，系统由三个环路组成，包括公用系统Cnet、#1机组Cnet和#2机组Cnet。每条环路使用冗余的同轴电缆，通过存储转发的方式传递数据。

在HCU的各类模件中（见图1），控制网络（C-Net）接口及通讯处理模件为一对冗余的NIS/NPM ，NPM直接处理需要与网络通讯的数据，并采用直接内存存取技术Direct Memory Access （DMA），通过控制总线Control Way与控制器BRC进行数据交换;BRC执行逻辑、PID运算等过程控制任务;BRC也采用DMA技术，通过I/O扩展总线与各I/O模件交换数据。

控制器与子模件的扩展总线通讯方式采用三态门电路控制，三个状态是1和0、高阻状态（高阻态主要用来将逻辑门同系统的其他部分加以隔离），当总线上设备有通讯时传送的是1和0，没有通讯时处于高阻状态。当三态门电路输出为高阻状态时，三态门的输出端相当于开路，对总线上连接的其它器件没有影响，利用三态门的这个优点对需要通过总线的数据进行分时传送，这样数据的传送就不会出现混乱。

汽机保护系统由三块TPS02模件及与电缆连接的一个TPSTU02端子单元组成。所有与电子超速保护有关的功能均由模件及端子单元监测和完成。这些保护功能独立于控制系统的数据总线和多功能处理器，汽机保护系统采用三冗余输入方式、三选二保护逻辑及可在线试验以提高可靠性。

TPS模件通过扩展总线把汽机转速、功率、中压缸排汽压力、功率不平衡量加上汽机跳闸及油开关状态等讯号传至控制器，每一块模件独立计算汽机转速及产生跳机讯号，最后的输出由终端单元以三选二逻辑决定。

3初步原因分析

第一次跳机前多个IO模件故障報警，OPC油压正常信号失去4秒，GV、IV动作由OPC油卸载引起。虽然没有直接监视手段，综合其它信号反馈和现场的油路情况分析，基本可以判断是OPC电磁阀动作导致GV、IV关闭。OPC电磁阀动作有两条回路，一条是TPS的超速保护回路;另一条是组态中的超速保护逻辑通过DSO的通道输出。

（1）3块TPS模件在整个过程中没有出现过任何报警，测量信号也都正常，并且TPS模件保护动作都是三取二回路，TPS动作的可能性极小。

（2）通过查看超速保护逻辑例外报告，确认超速保护逻辑没有动作，如果是DSO动作OPC电磁阀，DSO模件组态为故障时发0，只有在DSO模件与BRC控制器通讯故障时，通道输出由正常的0变为1才能动作电磁阀。

综合两次跳机前DCS历史趋势，结合系统运行状况分析可知，两次跳机起因都是OPC电磁阀误动作（同时伴有子模件通讯故障报警）引起调门关闭，高排压比低跳机。另外OPC电磁阀4月28日还有一次误动作，DEH机柜部分子模件报故障也多次发生。通过几次故障的资料分析，初步判定是DEH机柜M3控制器与子模件的扩展总线通讯出现故障，DSO模件误发指令导致OPC电磁阀动作，但究竟是哪一块或哪几块模件故障引起总线通讯故障，尚不明确。

4处理过程及现象分析

4.1 4月16日停机后采取的检查处理工作及现象分析

（1）对DEH机柜外部接线（包括OPC电磁阀、GV/IV快关电磁阀、中主门试验电磁阀、中主门活动电磁阀、TPS端子板IO信号、伺服卡IO信号）进行检查，未发现短路、接地、串入电压的情况。因此可排除系统外部干扰影响。

（2）更换M3控制范围内的三排MMU机笼及连接电缆、机柜两块电源模块、BRC300控制器、所有出现过故障报警的I/O模件，3块TPS02、10块伺服卡HSS03未出现报警，故未更换。

机组启动后各类I/O模件仍然多次出现故障报警，DI、DO信号多次翻转，最终#1机组5月1日再次跳闸。由此可见，导致扩展总线故障的源头仍未找到。

4.2 5月1日停机后采取的检查处理工作及现象分析

（1）检查DEH机柜内控制器、子模件、测量电源模块电压、各路直流输出电压，均正常。

（2）机柜断电，测量电源各路电压输出电阻值均在正常范围内。

（3）对DEH机柜外部接线进行检查，也未发现短路、接地、串入电压的情况。

（4）为防止信号误发导致OPC动作关调门，拆除TPS模件动作OPC电磁阀的继电器，并拆除OPC电磁阀线圈。

（5）模件插拔实验时发现有一块TPS02模件插拔时会导致其它部分模件报故障，故将其更换，并移至别的槽位安装。

（6）更换TPSTU02端子板;更换两块DO端子板（怀疑其通道信号误发），同时更换对应预制电缆，改变OPC电磁阀动作输出通道。

（7）TPS端子板功率1、3通道增加无源信号隔离器。

（8）TPS端子板转速信号在端子板上并联滤波电阻。

自5月2日机组再次启动后，#1机组DEH报各类子模件离线、通道坏质量、DO翻转、DI翻转、伺服卡模件（HSS03）离线切手动、转速突降等故障依然频繁出现。由于I/O模件均已更换，所有HSS03卡件均出现过短暂离线状态后恢复正常的情况，结合模件报警记录及相关信号历史趋势可知：M3控制器与子模件的扩展总线通讯受到干扰，干扰源最大可能是TPS模件（共3块），但不确定是哪块TPS模件导致，即某一块或几块TPS模件硬件故障导致其三态门电路中高阻状态出现异常，导致总线通讯数据混乱。

2018年6月3日，为保证3块TPS卡件版本一致性，热控人员将3块TPS02卡件在线更换，更换后DEH柜无任何模件故障报警，系统运行恢复正常。

5结论

TPS模件硬件故障导致各子模件与控制器通讯的扩展总线受到干扰，引发各类子模件信号误发，导致机组跳闸。

更换下的TPS模件返厂后厂家对其进行故障检测，其中一块模件扩展总线的接口芯片U32、U33故障，该TPS模件为机组库存备件，存在质量问题。

参考文献

[1] 李健民.汽轮机DEH系统调试中的问题分析及处理[J].广东科技，2012（23）：50.