ABB Symphony DCS系統(tǒng)電源監(jiān)視模塊故障的處理

1、ABB Symphony DCS系統(tǒng)電源監(jiān)視模塊故障的處理喬永生等 來源：本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊數(shù)：33 更新時(shí)間：2012-1-31 21:38:27喬永生 馬新軼 田建勇（中電投河南電力開封發(fā)電分公司河南開封 475002）摘 要：簡(jiǎn)述ABB Symphony DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電源模塊監(jiān)視及硬件配置，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行，總結(jié)出故障的處理方法。關(guān)鍵詞：電源 分散控制系統(tǒng) 電源監(jiān)視模塊1 控制系統(tǒng)概述概述某發(fā)電公司2×600MW超臨界機(jī)組的DCS控制系統(tǒng)采用了ABB公司的Symphony控制系統(tǒng)，其由現(xiàn)場(chǎng)(過程)控制單元（PCU站）、中控室設(shè)備(人機(jī)接口)、網(wǎng)絡(luò)通訊

2、系統(tǒng)、Symphony與其它系統(tǒng)的接口、遠(yuǎn)程I/O組成。每1個(gè)PCU站都是控制環(huán)路上的1個(gè)節(jié)點(diǎn)，DCS數(shù)據(jù)高速公路的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形，雙環(huán)互為冗余，通信速率為10M。環(huán)路通過同軸電纜相連，整個(gè)環(huán)路為物理連接。環(huán)路上的節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)接口模件INNIS01掛在環(huán)路上，數(shù)據(jù)通信是單方向的，數(shù)據(jù)通訊方式為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式。環(huán)路上源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)過信息打包技術(shù)處理，以信包的方式在環(huán)路上沿一個(gè)方向傳遞，目的節(jié)點(diǎn)在自己的緩沖器內(nèi)拷貝一份信包后，給信包添加一個(gè)確認(rèn)信號(hào)，然后信包繼續(xù)沿環(huán)路傳輸，當(dāng)所有的目的節(jié)點(diǎn)都接受完畢后，信包回到源節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樾虐膫鬏斒菃畏较虻?，因此各?jié)點(diǎn)之間就有了上下游的關(guān)系。單元機(jī)組控制機(jī)柜的PCU

3、站分配按汽機(jī)、鍋爐、電氣分開布置，這些PCU站由每臺(tái)機(jī)組各自的控制網(wǎng)絡(luò) C-Net 環(huán)路相連，從而形成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的環(huán)網(wǎng)。在兩臺(tái)機(jī)組的環(huán)網(wǎng)之間設(shè)置1個(gè)公用環(huán)網(wǎng)，對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的公用部分(包括公用廠用電系統(tǒng)、燃油泵房、熱力系統(tǒng)公用部分等)進(jìn)行控制。電源系統(tǒng)Modular Power System（MPS III）MPS所提供的電源類型：系統(tǒng)電源：+5VDC、+15VDC、-15VDC、MCOM?，F(xiàn)場(chǎng)電源：+24VDC、I/OCOM、+48V/125VDC、I/OCOM電源系統(tǒng)的特點(diǎn)：采用2N冗余兩路電源各自獨(dú)立、較好功率因數(shù)調(diào)整可達(dá).95。結(jié)構(gòu)：電源輸入盤、電源安裝架、風(fēng)扇組件、電源模塊 、總線監(jiān)視

4、 2 DCS控制系統(tǒng)故障現(xiàn)象2.1故障發(fā)生過程2010年11月16日4時(shí)40分，#1機(jī)DCS #9柜BRC3、BRC5所控制的煤、風(fēng)、水、協(xié)調(diào)等自動(dòng)控制系統(tǒng)在風(fēng)煙、汽水等畫面上出現(xiàn)壞點(diǎn)，31秒后MFT動(dòng)作，首出為給水流量極低，出現(xiàn)壞點(diǎn)約1分鐘后，風(fēng)煙系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)等畫面上壞點(diǎn)逐步自動(dòng)恢復(fù)正常。系統(tǒng)恢復(fù)后，熱工人員對(duì)#9柜進(jìn)行了檢查，確認(rèn)柜內(nèi)電源系統(tǒng)接線牢固、無松動(dòng)，BRC主輔切換正常，電源切換正常，確認(rèn)后，重新啟機(jī)。在機(jī)組啟動(dòng)過程中，2010年11月16日5時(shí)42分，#1機(jī)#9柜的兩對(duì)BRC相關(guān)測(cè)點(diǎn)和設(shè)備再次出現(xiàn)類似情況，由于此時(shí)給水流量極低保護(hù)退出，此次MFT動(dòng)作首出為風(fēng)量低。3 故障現(xiàn)象分

5、析及防范措施故障分析控制器重啟原因分析：MFT后，熱工人員對(duì)柜內(nèi)電源系統(tǒng)接線進(jìn)行了檢查，確認(rèn)牢固、無松動(dòng)，控制器主輔切換正常，電源切換正常，對(duì)柜內(nèi)母線排電壓進(jìn)行了測(cè)量，確認(rèn)電源質(zhì)量良好，由于電源模塊為冗余配置，初步排除了電源模塊自身故障可能性。根據(jù)ABB DCS電源系統(tǒng)特點(diǎn)，懷疑這兩次事件為PFI信號(hào)誤發(fā)，造成控制器重啟。PFI信號(hào)原理分析：PFI信號(hào)即Power Failure Interrupt信號(hào)的縮寫，是電源系統(tǒng)監(jiān)視模塊輸出的電源故障中斷信號(hào)。正常情況下，此信號(hào)的對(duì)地電壓和5V 對(duì)地電壓相同。當(dāng)這個(gè)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，PFI 對(duì)地電壓由正常時(shí)的5V 下降為0V，此時(shí)，所有的控制器（如MFP、B

6、RC）、通訊模件（如NPM、ICT）等均停止工作，一旦PFI信號(hào)消失，所有控制器均將自動(dòng)重新啟動(dòng)。設(shè)立這個(gè)信號(hào)的初衷是：當(dāng)電源系統(tǒng)過載或部分故障的情況下中止系統(tǒng)的運(yùn)行從而避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大而導(dǎo)致更大損失。根據(jù)電源型號(hào)不同，PFI信號(hào)產(chǎn)生的原因也有所區(qū)別，針對(duì)開封發(fā)電分公司使用的MPSIII 型電源，導(dǎo)致產(chǎn)生PFI 信號(hào)的原因有三種：1)5V電壓失去或質(zhì)量降低；2)15V電壓失去或質(zhì)量降低；3)15V電壓失去或質(zhì)量降低。其中，5V降至4.75V以下或升至5.35V以上，PFI信號(hào)產(chǎn)生；15V、-15V信號(hào)的正常工作電壓分別在15.25V、15.25V左右，一般若上下波動(dòng)0.4V，PFI信號(hào)產(chǎn)生。

7、MPSIII 型電源與PFI 相關(guān)的原理如下圖1所示：圖1 MPSIII 型電源與PFI 相關(guān)的原理在MPSIII型電源中，上述三種情況中的15V 和15V 是否產(chǎn)生PFI 信號(hào)，用戶可通過監(jiān)視模件上的J2 開關(guān)來自行設(shè)置(參見下圖2)。15V 和15V信號(hào)主要用于模擬量輸入輸出模件的運(yùn)算放大器，5V信號(hào)為控制器和通訊模件供電。一般情況下，用戶只須激活5V 產(chǎn)生PFI 信號(hào)。圖2 電源監(jiān)視模塊J2跳線設(shè)置PFI信號(hào)誤發(fā)可能性分析：兩次MFT動(dòng)作過程中，控制器重新啟動(dòng)，而通訊模件未見異常。但在一般情況下，如果PFI動(dòng)作，除了柜內(nèi)控制器重啟外，柜內(nèi)的通訊模件NPM也會(huì)重啟，從歷史記錄中應(yīng)只能看到N

8、PM顯示failed，BRC應(yīng)顯示正常，因?yàn)镹PM重啟后，N90STA點(diǎn)將無法讀出BRC狀態(tài)。因此，兩次動(dòng)作過程與典型的PFI動(dòng)作過程并不符合。懷疑這兩次發(fā)出的PFI信號(hào)可能為一個(gè)持續(xù)時(shí)間極短的脈沖，并且這個(gè)脈沖寬度正好能觸發(fā)BRC控制模件重啟，而又不足以觸發(fā)NPM通訊模件重啟。經(jīng)過ABB研發(fā)部人員確認(rèn)，這種可能性是存在的，觸發(fā)BRC控制模件重啟所需脈沖長(zhǎng)度的確短于觸發(fā)NPM通訊模件重啟所需脈沖長(zhǎng)度。1 2  下一頁3.2 故障處理過程確定MFT動(dòng)作原因：通過運(yùn)行人員描述事件過程，查詢歷史記錄，確認(rèn)兩次事件發(fā)生時(shí)，DROP9兩對(duì)BRC相繼重啟，DROP9的模擬量輸

9、出指令在重啟開始時(shí)清零。其中，至MEH轉(zhuǎn)速指令歸零，導(dǎo)致汽泵轉(zhuǎn)速迅速降低，實(shí)際給水流量迅速減少，三個(gè)給水流量信號(hào)在DROP9-BRC5中分別判斷后三取二，控制器重啟過程中，給水流量極低信號(hào)發(fā)出，通過三冗余硬接線送至主保護(hù)邏輯控制器，造成給水流量極低MFT動(dòng)作；風(fēng)系統(tǒng)檔板指令歸零，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)檔板和各層風(fēng)檔板全關(guān)，實(shí)際總風(fēng)量迅速減少，風(fēng)量信號(hào)在DROP9-BRC3中判斷，控制器重啟過程中，風(fēng)量低信號(hào)發(fā)出，通過三冗余硬接線送至主保護(hù)邏輯控制器，造成風(fēng)量低MFT動(dòng)作。綜上，由于控制器重啟，造成控制指令異常，設(shè)備誤動(dòng)，重啟過程中，檢測(cè)到測(cè)量參數(shù)達(dá)到實(shí)際保護(hù)動(dòng)作定值，MFT正確動(dòng)作。查找控制器重啟原因：查詢

10、控制器故障發(fā)生前后的歷史記錄，取自環(huán)路的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視N90STA點(diǎn)顯示如下：BRC3模件的N90STA點(diǎn)狀態(tài)16-Nov-2010 03:00:24.000 - AL (48224D) execut,M16-Nov-2010 04:40:39.560 - AL (480046) failed16-Nov-2010 04:41:14.716 - AL (483A4D) execut,M,S16-Nov-2010 04:41:20.766 - AL (48324D) execut,M16-Nov-2010 04:41:34.282 - AL (48224D) execut,M16-Nov-2010

11、 05:42:36.860 - AL (480046) failed16-Nov-2010 05:43:09.946 - AL (483A4D) execut,M,S16-Nov-2010 05:43:15.461 - AL (48324D) execut,M1)     BRC5模件的N90STA點(diǎn)狀態(tài)16-Nov-2010 03:58:34.000 - AL (48224D) execut,M16-Nov-2010 04:40:37.507 - AL (480046) failed16-Nov-2010 04:41:14.669 - AL (483A

12、4D) execut,M,S16-Nov-2010 04:41:20.759 - AL (48324D) execut,M16-Nov-2010 04:41:35.959 - AL (48224D) execut,M16-Nov-2010 05:42:34.781 - AL (480046) failed16-Nov-2010 05:43:09.910 - AL (483A4D) execut,M,S16-Nov-2010 05:43:15.450 - AL (48324D) execut,M2)     NPM00模件的N90STA點(diǎn)狀態(tài)16-Nov-

13、2010 03:01:23.000 - EVT (4B000C) execut,M16-Nov-2010 04:41:14.000 - EVT (24B000C) execut,M,S16-Nov-2010 04:41:21.000 - EVT (4B000C) execut,M16-Nov-2010 05:43:10.000 - EVT (24B000C) execut,M,S16-Nov-2010 05:43:16.000 - EVT (4B000C) execut,M3)     NPM01模件的N90STA點(diǎn)狀態(tài)16-Nov-2010 03:00

14、:51.000 - EVT (4B800C) stndby,M16-Nov-2010 04:41:14.000 - EVT (24B800C) stndby,M,S16-Nov-2010 04:41:21.000 - EVT (4B800C) stndby,M16-Nov-2010 05:43:10.000 - EVT (24B800C) stndby,M,S16-Nov-2010 05:43:16.000 - EVT (4B800C) stndby,M由以上歷史記錄可見，這兩次故障動(dòng)作過程一致，現(xiàn)象相同，確認(rèn)為同類型故障。動(dòng)作過程中，控制器重啟，而通訊模件未見異常，根據(jù)這種情況判斷，是由于它們共用的系統(tǒng)出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致控制器故障重啟，判斷可能與機(jī)柜的控制電源有關(guān)。 更換模件，逐步排除故障因素：為了避免由于模件本身故障造成控制器重啟，立即更換了兩對(duì)BRC控制模件，兩套NPM/NIS通訊模件、兩套機(jī)柜電源模件，逐步排除故障因素，縮小故障范圍。更換模件后，進(jìn)行了控制器主輔切換試驗(yàn)、通訊模件主輔切換試驗(yàn)、電源切換試驗(yàn)，切換試驗(yàn)成功，切換過程無擾動(dòng)。4 結(jié)束語DCS控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響機(jī)組的安