霍北水

（大唐廣西分公司（紅水河）集控中心，廣西 南寧市 530000）

1 事故概況

某水電廠共有六臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量為6×32MW（192MW），多年年平均發(fā)電量 9.4億kWh，總庫容 3.4 億m3，為無調(diào)節(jié)水庫，該水電廠主要以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、灌溉等效益。

該水電廠每臺(tái)機(jī)組均配置獨(dú)立的壓力油罐，在調(diào)速系統(tǒng)中作為儲(chǔ)能器將系統(tǒng)的工作壓力穩(wěn)定在一定范圍，吸收油泵啟動(dòng)停止時(shí)所產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障、油泵不能啟動(dòng)的情況下保證系統(tǒng)具有足夠的工作容量（壓力和油量）關(guān)閉導(dǎo)葉實(shí)現(xiàn)停機(jī)，保證機(jī)組安全。為了滿足壓力油罐內(nèi)的壓力、油位（即油氣比例）等控制的要求，壓力油罐上安裝相應(yīng)的壓力開關(guān)、油位開關(guān)，為滿足自動(dòng)化控制的需要，還裝設(shè)壓力變送器、液位變送器，自動(dòng)補(bǔ)氣裝置等。事件發(fā)生前，2號(hào)機(jī)通過1號(hào)主變并入220kV系統(tǒng)運(yùn)行，有功27MW，無功0Mvar，導(dǎo)葉開度84%，槳葉開度88%，壓力油罐壓力為4.95MPa，油位73mm。

2018年12月6日15:10，該水電廠所屬集控中心調(diào)度大廳4號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)及中央控制室監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)發(fā)出2號(hào)機(jī)事故報(bào)警信號(hào)：“2號(hào)機(jī)組3號(hào)擴(kuò)展機(jī)架2號(hào)～11號(hào)槽模件故障動(dòng)作”“2號(hào)機(jī)壓力油罐壓力過低”“ 2號(hào)機(jī)機(jī)械事故停機(jī)”“2號(hào)機(jī)02開關(guān)分位”“2號(hào)機(jī)導(dǎo)葉全關(guān)動(dòng)作”等。集控中心運(yùn)行值班員通過檢查監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)該水電廠2號(hào)機(jī)有功、無功等電氣量數(shù)據(jù)為0，壓力油罐壓力、油位顯示灰色（品質(zhì)為壞）。隨后通知現(xiàn)場(chǎng)值班人員進(jìn)行檢查確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)確已啟動(dòng)事故停機(jī)流程，集控中心值班人員監(jiān)視事故停機(jī)流程執(zhí)行正常，并查看事故發(fā)生前后的相關(guān)數(shù)據(jù)曲線發(fā)現(xiàn)：壓力油罐油壓由4.95MPa突變?yōu)?MPa，壓力油罐油位由73mm突變?yōu)椤?185mm，在壓力油泵和補(bǔ)氣裝置投入的情況下，正常運(yùn)行壓力范圍在4.70MPa～5.0MPa之間，油位正常范圍在—330mm～+110mm之間，具體參見圖1。

15:22，該水電廠2號(hào)機(jī)事故停機(jī)流程執(zhí)行完畢 ，2號(hào)機(jī)組可靠停機(jī)。

2 事故原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查壓力油罐的壓力和油位，發(fā)現(xiàn)均與事故前基本一致，無明顯變化，即2號(hào)機(jī)壓力油罐實(shí)際壓力并未降低，然而監(jiān)控系統(tǒng)卻顯示油壓由正常值突變?yōu)?MPa，由此判斷此次事件可能是由于2號(hào)機(jī)壓力油罐的油壓信號(hào)傳輸中斷導(dǎo)致的事故低油壓保護(hù)誤動(dòng)作。通過事件發(fā)生時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的“2號(hào)機(jī)組3號(hào)擴(kuò)展機(jī)架2號(hào)～11號(hào)槽模件故障動(dòng)作”報(bào)警信號(hào)，對(duì)2號(hào)機(jī)組3號(hào)擴(kuò)展機(jī)架進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查。經(jīng)查看相關(guān)資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際核對(duì)，電廠2號(hào)機(jī)壓力油罐的油壓信號(hào)是通過該故障模件采集的，結(jié)合檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：此次事件發(fā)生的原因是2號(hào)機(jī)組3號(hào)擴(kuò)展機(jī)架2號(hào)～11號(hào)槽模件故障，導(dǎo)致送至PLC的兩個(gè)油壓模擬量信號(hào)通訊中斷，在滿足事故低油壓保護(hù)動(dòng)作“三取二”條件后啟動(dòng)事故低油壓保護(hù)[1]動(dòng)作。

圖1 某水電廠2號(hào)機(jī)組發(fā)生此次異常事件時(shí)的壓力油罐壓力曲線圖

此次事件是由于油壓模擬量信號(hào)通訊中斷引起的事故低油壓保護(hù)誤動(dòng)作事件[2]。在PLC的實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)對(duì)所接入的信號(hào)進(jìn)行周期性的掃描，由于模擬量是一種連續(xù)變化的量，當(dāng)發(fā)生通訊中斷時(shí)，PLC掃描不到該信號(hào)則導(dǎo)致了此次保護(hù)誤動(dòng)作事件。而開關(guān)量是一種非連續(xù)性的信號(hào)，它只有0和1兩種狀態(tài)，就此次事件分析，壓力油罐的實(shí)際壓力并未降低，油罐上的壓力開關(guān)不會(huì)有開關(guān)量信號(hào)發(fā)出，此時(shí)即使發(fā)生通信中斷，PLC也不會(huì)收到開關(guān)量變位的信號(hào)。針對(duì)上述分析，若將壓力油罐兩個(gè)模擬量中的其中一個(gè)更換為開關(guān)量，即“三取二”的啟動(dòng)源為兩個(gè)油壓開關(guān)量和一個(gè)模擬量，在通信中斷時(shí)，壓力油罐的油壓實(shí)際未降低，兩個(gè)壓力開關(guān)就不會(huì)發(fā)出變位信號(hào)，“三取二”流程不滿足，因此不會(huì)造成由于通信中斷而造成的事故低油壓保護(hù)誤動(dòng)作事件。

事故低油壓保護(hù)是為防止機(jī)組油系統(tǒng)壓力異常降低造成機(jī)組失控事故而設(shè)置的保護(hù)，是水輪發(fā)電機(jī)組水機(jī)部分的一個(gè)重要保護(hù)。

該水電廠六臺(tái)機(jī)組的壓力油罐油壓過低保護(hù)均采用“三取二”[3]流程，即三個(gè)啟動(dòng)源中有兩個(gè)滿足即認(rèn)為條件滿足，水機(jī)保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)機(jī)械事故停機(jī)流程。三個(gè)啟動(dòng)源分別為壓力油罐的兩個(gè)油壓模擬量和一個(gè)油壓開關(guān)量，兩個(gè)模擬量分別取自壓力油罐的兩個(gè)壓力傳感器，油壓開關(guān)量取自壓力油罐的壓力開關(guān)，經(jīng)過處理將這些非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于傳輸?shù)碾娦盘?hào)通過槽模件送至PLC。

而在PLC實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)油壓模擬量易受通信網(wǎng)絡(luò)中斷的影響進(jìn)而造成保護(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)槽模件發(fā)生故障后，導(dǎo)致油壓模擬量信號(hào)消失，從而因保護(hù)誤動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)機(jī)械事故停機(jī)流程[4]。

3 處理措施

由于模擬量的實(shí)時(shí)傳輸性，在通信網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)會(huì)導(dǎo)致PLC無法監(jiān)測(cè)到信號(hào)而造成保護(hù)誤動(dòng)，而開關(guān)量只有在達(dá)到設(shè)定值時(shí)才會(huì)開出，不存在通信中斷造成保護(hù)誤動(dòng)的情況。因此，技改人員對(duì)此作出了技術(shù)修改，對(duì)6臺(tái)機(jī)組PLC壓力油罐油壓過低保護(hù)的“三取二”流程進(jìn)行優(yōu)化，將其三個(gè)啟動(dòng)源改為壓力油罐的兩個(gè)油壓開關(guān)量和一個(gè)油壓模擬量，將壓力油罐的一個(gè)壓力傳感器更換為壓力開關(guān)[5]，同樣是三個(gè)啟動(dòng)源兩個(gè)同時(shí)滿足壓力油罐油壓過低的條件，就會(huì)啟動(dòng)機(jī)組機(jī)械事故停機(jī)流程。同時(shí)修改相應(yīng)的PLC程序、觸摸屏和上位機(jī)數(shù)據(jù)庫。

4 結(jié)語

本文針對(duì)某水電廠2號(hào)機(jī)事故低油壓保護(hù)誤動(dòng)事件進(jìn)行了原因查找和分析，發(fā)現(xiàn)了造成保護(hù)誤動(dòng)的原因是由于2號(hào)機(jī)PLC機(jī)架槽模件故障導(dǎo)致兩個(gè)油壓模擬量信號(hào)同時(shí)消失造成的，并結(jié)合PLC實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的模擬量信號(hào)易受通信網(wǎng)絡(luò)中斷影響的特點(diǎn)進(jìn)行分析，通過將其中一個(gè)壓力傳感器更換為壓力開關(guān)的流程優(yōu)化，提高了事故低油壓保護(hù)功能的可靠性和安全性，為同行解決此類問題提供了思路和參考.