DEH系统顺控逻辑异常分析及优化

2021-05-27李文杰

电力安全技术 2021年3期

李文杰

(浙江浙能台州第二发电有限责任公司，浙江台州 317100)

0 引言

某燃煤电厂1 000 MW 超超临界机组采用上海汽轮机厂制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，机组型号为N1050-27/600/600。全厂DCS 系统、DEH系统采用艾默生OVATION 控制系统一体化设计。为了降低运行人员的操作风险，DEH 系统中设置ATT (阀门活动性试验)顺控、启动顺控、高压缸切缸恢复顺控等顺控逻辑。其中，以ATT 顺控、启动顺控最常使用。

1 高压主汽门关闭时间合格判断逻辑优化

1.1 异常现象及原因分析

某次ATT 试验时，运行人员执行2 号高压阀门组(2 号高压主汽门与高压调门) ATT 顺控程序。当顺控程序执行至第五步时，ATT 顺控故障退出，不能继续执行。

查阅ATT 顺控逻辑，2 号高压阀门组顺控执行步序如下：在2 号高压阀门组ATT 顺控投入的前提下，ATT 顺控第五步启动执行“SGC ATT ESV/GOV VLV STEP5 CMD”信号触发，“ATT ESV/GOV VLV TRIP”信号由0 变为1，最终使2 号高压主汽门跳闸电磁阀1 自动关“HP ESV1 TRIP SOLV1 LP1 (Auto Close)”信号满足条件。因此，跳闸电磁阀1 失电，2 号高压主汽门关闭。

2 号高压阀门组ATT 顺控第五步执行完成需同时满足三个条件：2 号主汽门关闭、2 号高压阀门组ATT 顺控投入“ATT ESV/GOV VLV MAA1 RUN”、2 号高压主汽门关闭时间正常“HP ESV1 CLOSE TIME OK”。其中，“2 号主汽门关闭”信号与2 号高压阀门组ATT 顺控投入“ATT ESV/GOV VLV MAA1 RUN”信号同时满足要求。2 号高压主汽门关闭时间正常“HP ESV1 CLOSE TIME OK”信号逻辑组态如下：当2 号高压主汽门开启“HP ESV1 OPEN”信号消失0.3 s内；若“2 号主汽门关闭”信号触发，则2 号高压主汽门关闭时间判断为合格。换而言之，当2 号高压主汽门关闭时间小于0.3 s 时，2 号高压主汽门关闭时间正常“HP ESV1 CLOSE TIME OK”信号才会置1。

根据本次试验情况，判断由于2 号高压主汽门关闭时间不满足逻辑判断条件引起ATT 顺控失败。

1.2 检查经过及逻辑优化措施

利用机组停运机会，进行2 号高压主汽门快关试验。试验结果如表1 所示。

表1 2 号高压主汽门快关时间

查阅相关标准，针对额定功率大于600 MW的机组，主汽门快关时间建议小于0.3 s。通过数据分析，2 号高压主汽门快关时间满足要求。同时，排除由于机械原因引起阀门卡涩的可能。

继续排查逻辑回路，发现包括“2 号主汽门关闭”信号、2 号高压主汽门开启“HP ESV1 OPEN”信号在内的阀门控制及阀位反馈回路组态在42 号控制器内，并通过通信方式传送至43 号控制器参与ATT 顺控逻辑判断；加之DEH 系统站间通信点广播频率默认为“慢”，最终导致2 号高压主汽门关闭判断时间无法满足小于0.3 s 的要求。

综上，在不影响机组安全性的前提下，适当将2 号高压主汽门关闭判断时间延长至0.5 s，ATT顺控步序顺利执行。

2 并网表征判断逻辑优化

2.1 异常现象及原因分析

该厂500 kV 回路如图1 所示。

以1 号机组为例，5013 开关与5012 开关分别为1 号机主变的边出口开关与中出口开关。

根据运行规程要求，为保障未停运并网机组的安全运行，停运机组解列后通常向调度申请拉开50136 主变高压侧闸刀，再恢复500 kV 回路成串运行，即：50136 主变高压侧闸刀处于分闸状态，5013 边出口开关与5012 中出口开关均处于合闸状态。汽轮机冲转前，运行人员通常先拉开5013 边出口开关与5012 中出口开关，再合上50136 主变高压侧闸刀，即：50136 主变高压侧闸刀处于合闸状态，5013 边出口开关与5012 中出口开关均处于分闸状态。

图1 500 kV 回路示意

某次机组启动前，由于运行人员未仔细检查500 kV 回路状态，依旧保持500 kV 回路成串运行；逐条核对启动顺控程序允许条件时，发现负荷控制器投入“load operation with load”信号未满足要求，多次手动投入负荷控制器运行均未能成功。热控人员随即分析相关逻辑回路，检查发现组成负荷控制器投入“load operation with load”信号的条件之一：机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号为0。

原机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号逻辑设计如下：电气侧通过硬接线将5013 边出口开关与5012 中出口开关各三个合闸位置信号送至DEH 系统，再在DEH 系统侧采用“三取二”组态方式判断对应开关的分、合闸状态。当5013 边出口开关与5012 中出口开关中任一开关处于合闸状态时，即判断机组处于并网状态。换而言之，只有当5013 边出口开关与5012 中出口开关均处于分闸状态时，才能使机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号置1。由于机组停运期间恢复500 kV 回路成串运行，5013 边出口开关与5012 中出口开关均处于合闸状态，因此逻辑误判断机组处于并网状态。

综上，由于并网表征逻辑设计不完善，未将主变高压侧闸刀状态信号纳入考虑范畴，造成启动顺控逻辑无法正确判断机组运行状态。

2.2 逻辑优化措施

并网表征信号判断逻辑中引入50136 主变高压侧闸刀状态信号。

通过并网表征判断逻辑优化，机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号能够正确反应机组不同运行状态，具体说明如下。

(1) 主变高压侧闸刀处于分闸状态，无论发电机中出口开关和边出口开关处于何种状态，机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号触发。

(2) 主变高压侧闸刀处于合闸状态，发电机中出口开关和边出口开关均处于分闸状态，机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号触发。

(3) 主变高压侧闸刀处于合闸状态，发电机中出口开关和边出口开关均处于合闸状态或任一开关处于合闸状态，机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号不触发。

综上，当机组处于上述(1)和(2)工况时，机组未并网“generator breaker is off (NC)”信号均触发，负荷控制器均能够投入运行。因此，机组启动期间，当保持发电机中出口开关与边出口开关均处于合闸状态(保持成串运行)时，只需使主变高压侧闸刀处于分闸状态，DEH 逻辑回路即判断机组处于未并网状态，汽轮机可以预先进行冲转暖机；对比原DEH 逻辑回路关于机组并网状态判断逻辑，需在汽轮机冲转前预先解除发电机中出口开关与边出口开关成串运行，有效缩短了发电机中出口开关与边出口开关非成串运行时间，保障了500 kV 系统的安全运行。