ABB Symphony系統(tǒng)常見(jiàn)電源故障分析及處理

李 淵，金 晶

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽(yáng) 515223)

ABB Symphony系統(tǒng)常見(jiàn)電源故障分析及處理

李 淵，金 晶

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽(yáng) 515223)

介紹了ABB Symphony系統(tǒng)常見(jiàn)電源故障現(xiàn)象，包括故障電源模塊無(wú)法更換、電源輸入盤故障、模件安裝單元MMU故障、誤觸發(fā)PFI信號(hào)等，詳細(xì)分析了其故障原因，提出了相應(yīng)的處理措施，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

Symphony系統(tǒng)；電源故障；電源監(jiān)視模塊；浪涌濾波器

0 引言

某電廠1期4臺(tái)機(jī)組為2×600?MW+2×1?000 MW機(jī)組，控制系統(tǒng)(DCS)均采用ABB(北京貝利控制有限公司)Symphony系統(tǒng)。1—4號(hào)機(jī)組自2005年陸續(xù)投產(chǎn)至今，?Symphony系統(tǒng)發(fā)生了一些電源故障，如電源模塊失電、電源輸入盤浪涌濾波器故障、MMU故障以及PFI誤觸發(fā)信號(hào)故障等。下面對(duì)該電廠ABB?Symphony系統(tǒng)常見(jiàn)電源故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理措施。

1 故障電源模塊無(wú)法更換分析及處理

該電廠ABB?Symphony系統(tǒng)PCU柜內(nèi)使用模件化電源系統(tǒng)MPSIII，包括電源輸入盤、電源安裝架、塊狀電源、風(fēng)扇組件和直流總線監(jiān)視組件等，采用2N供電方式，一路是UPS供電，另一路是保安段電源(APS)供電。當(dāng)一路電源故障時(shí)，不會(huì)影響控制柜內(nèi)模件正常工作，但若不及時(shí)處理將影響控制柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

2010-06-20，1號(hào)機(jī)組DEH模件柜突然出現(xiàn)APS供電回路PHARPS32200000電源模塊故障，熱控工作人員開(kāi)票后，重新領(lǐng)取一塊新的由ABB生產(chǎn)的PHARPS32200000電源模塊進(jìn)行更換。更換按照操作票的步驟正確進(jìn)行，當(dāng)新PHARPS32200000電源模塊插入后，在合上電源開(kāi)關(guān)的瞬間，正常運(yùn)行的UPS供電回路的PHARPS32200000電源模塊的STATUS狀態(tài)燈突然滅掉。熱控工作人員立刻將APS供電回路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，期間機(jī)組運(yùn)行正常。

正常情況下更換電源模塊時(shí)，運(yùn)行中的電源模塊的狀態(tài)燈是不會(huì)滅掉的，前期1—2號(hào)機(jī)組也進(jìn)行過(guò)更換電源模塊的操作，均未出現(xiàn)此現(xiàn)象。為了驗(yàn)證更換操作步驟的正確性，熱控工作人員對(duì)調(diào)試中的4號(hào)機(jī)組進(jìn)行了電源模塊更換，幾次更換均未發(fā)生類似問(wèn)題。

通過(guò)咨詢ABB公司技術(shù)人員，得知MPSIII?和BUS?monitor兼容性存在問(wèn)題。從2003年發(fā)布MPSIII型電源后，出現(xiàn)了2個(gè)版本的電源模塊，一個(gè)是面板帶電壓測(cè)試孔的新版本，另一個(gè)是不帶測(cè)試孔的老版本。當(dāng)PCU的2個(gè)電源模塊一個(gè)為新版本另一個(gè)為老版本時(shí)，在送電瞬間，由于版本不一致，電源電壓可能復(fù)位不均，會(huì)導(dǎo)致工作用的老版本電源模塊狀態(tài)燈熄滅。

在機(jī)組運(yùn)行期間更換電源模塊時(shí)，可能由此引起控制柜供電異常，導(dǎo)致柜內(nèi)所有卡件復(fù)位，出現(xiàn)卡件重新上電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成機(jī)組異常跳閘，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，立即排查1—4號(hào)機(jī)組MPSIII電源的版本，同時(shí)對(duì)電源監(jiān)視模塊進(jìn)行檢查。利用機(jī)組檢修期間更換掉所有舊版本的電源監(jiān)視模塊，以避免誤操作觸發(fā)PFI(Power?Fail?Interrupt，電源故障中斷)信號(hào)，并保證同一控制柜內(nèi)電源模塊版本一致。

2 電源輸入盤故障分析及處理

2.1 故障分析

2015-07-19T19:00，3號(hào)機(jī)組負(fù)荷為490?MW，A，B小機(jī)正常運(yùn)行。19日19:50，3號(hào)機(jī)ABB?Symphony系統(tǒng)M55柜一路電源消失報(bào)警。

熱控人員檢查發(fā)現(xiàn)控制柜的電源安裝架UPS2電源指示燈不亮，電源輸入盤PEP供UPS2的空開(kāi)跳閘。測(cè)量輸入端的電壓為0，電源輸入盤至電源UPS2的電阻為無(wú)窮大，電源輸入盤的內(nèi)部電阻為58?Ω(正常運(yùn)行時(shí)電阻為無(wú)窮大)。初步檢查分析是機(jī)柜的電源輸入盤PEP故障。該故障是導(dǎo)致UPS2空開(kāi)跳閘的主要原因。該電源輸入盤是B小機(jī)控制柜唯一的供電來(lái)源，無(wú)法在線更換。

2.2 故障處理

19日20:00，申請(qǐng)停運(yùn)B小機(jī)，更換電源輸入盤。19日22:50，更換好新的電源輸入盤，重新送電，監(jiān)視電源狀態(tài)燈亮，測(cè)量供電電壓正常，機(jī)柜卡件工作狀態(tài)正常。

19日23:51，B小機(jī)重新掛閘，沖轉(zhuǎn)后發(fā)現(xiàn)控制小機(jī)閥門開(kāi)度的伺服閥HSS03卡件報(bào)“輸出1，2故障”。20日00:22，更換新的伺服閥HSS03卡件，控制系統(tǒng)恢復(fù)正常，B小機(jī)沖轉(zhuǎn)正常。

電源輸入盤主要由空氣開(kāi)關(guān)、浪涌濾波器以及接地連接附件等組成。此次電源輸入盤故障主要是由于浪涌濾波器燒毀導(dǎo)致的，輸入盤內(nèi)部短路造成電源空開(kāi)跳閘。

ABB公司HSS03卡件本身故障率較高，且控制柜停、送電過(guò)程中電流沖擊也容易損壞該卡件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1—4號(hào)機(jī)組的HSS03卡件在機(jī)組檢修、啟停過(guò)程中的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)組運(yùn)行時(shí)的故障率。此次浪涌濾波器故障，造成了柜內(nèi)電流異常沖擊，從而引起HSS03卡件故障，最終造成此次小機(jī)啟停異常。

電源輸入切換盤的濾波電容器易老化，在機(jī)組DCS檢修過(guò)程中就發(fā)現(xiàn)有部分濾波電容器爆裂。因電源輸入切換盤為整體設(shè)計(jì)，在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下無(wú)法在線更換。在某些重要控制柜(MFT柜、DEH柜、MCS柜等)電源輸入切換盤發(fā)生故障時(shí)，在ABB專家指導(dǎo)確認(rèn)以及考慮風(fēng)險(xiǎn)可控的情況下，可以采取臨時(shí)修改線路，直接將輸入端子與輸出端子處短接，通過(guò)上級(jí)電源空開(kāi)保護(hù)該路電源，即采取旁路電源切換盤的方式供電。

針對(duì)電源輸入切換盤濾波電容器易老化問(wèn)題，熱控人員立即聯(lián)系A(chǔ)BB廠家，要求提供電容器爆裂隱患的整改措施。但ABB公司指出：電源輸入切換盤是一套整體進(jìn)口設(shè)備，濾波電容器易受到產(chǎn)品質(zhì)量、供電電壓以及工作環(huán)境的影響，某一元器件老化容易導(dǎo)致電源輸入切換盤故障，電子元器件老化周期一般在8—10年，建議老化周期到后整體更換。針對(duì)機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的電源輸入切換盤故障，鑒于浪涌濾波器僅起到送電時(shí)緩沖電壓沖擊的作用，可以采取旁路電源切換盤的方式供電(需在ABB技術(shù)人員指導(dǎo)下處理，已有部分電廠實(shí)施案例且安全)，或保持單回路電源供電方式;同時(shí)加強(qiáng)日常巡檢工作，做好技術(shù)交底，確保機(jī)組設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，待具備條件或機(jī)組停機(jī)時(shí)進(jìn)行整體更換。

3 模件安裝單元MMU故障分析及處理

3.1 故障分析

2014-03-19，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)組PCU31模件柜多個(gè)卡件故障報(bào)警，高加系統(tǒng)許多測(cè)點(diǎn)失去監(jiān)視，所有抽汽電動(dòng)門、逆止門、疏水門失去控制，且自行反復(fù)開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致A列汽側(cè)、B列汽側(cè)、A列水側(cè)先后退出，AGC(Automatic?Generation?Control，自動(dòng)發(fā)電控制)立即退出并減負(fù)荷至650?MW。

熱控人員檢查發(fā)現(xiàn)，地址為3，4的2塊FEC模件在19日05:42:05最先開(kāi)始出現(xiàn)頻繁報(bào)警，并頻繁出現(xiàn)壞質(zhì)量；地址為1，2的2塊ASI模件出現(xiàn)壞質(zhì)量的時(shí)間也在05:42:05；其他子模件故障報(bào)警及測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)壞質(zhì)量的時(shí)間在05:42:19后。經(jīng)檢查確認(rèn)，地址為1，2，3，4的4個(gè)模擬量輸入子模件最先故障；子模件故障期間，BRC400沒(méi)出現(xiàn)異常報(bào)警；與子模件無(wú)直接關(guān)聯(lián)的FC129，F(xiàn)C80，F(xiàn)C62等標(biāo)簽沒(méi)出現(xiàn)壞質(zhì)量。

通過(guò)分析可以看出，在整個(gè)故障過(guò)程中BRC (Big?Remote?Control，大的遠(yuǎn)程控制)控制器未出現(xiàn)過(guò)報(bào)警，在子模件故障期間所有設(shè)備動(dòng)作都是邏輯正常運(yùn)算發(fā)出的指令。因此，判斷此次4號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)PCU31M5子模件故障的主要原因是BRC與子模件間的通信故障。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，影響子模件與控制器通信故障的原因主要如下。

(1)?某個(gè)MMU內(nèi)擴(kuò)展總線故障或接觸不良?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)故障當(dāng)日空氣潮濕，電子間柜內(nèi)濕度在66?%—78?%，DCS卡件背板及表面可觀察到細(xì)小冷凝水珠。因此，空氣潮濕可能是4號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)PCU31M5子模件故障的誘因。

(2)?子模件擴(kuò)展總線部分通信故障影響其他子模件。熱控人員檢查擴(kuò)展總線、電源監(jiān)視模塊監(jiān)視直流總線上+5?V及±15?V的連接線接頭以及測(cè)量電壓均正常，排除接觸不良的原因。由于地址為1—4的4個(gè)模擬量輸入子模件最先故障，有可能是某一子模件故障引起其他子模件同時(shí)故障，因此熱控人員立即更換此次事件最先報(bào)故障的2塊FEC和2塊ASI模件。

(3)?BRC本身故障引起子模件故障。子模件故障期間，BRC400沒(méi)出現(xiàn)異常報(bào)警，且控制信號(hào)正常動(dòng)作，排除該原因。

3.2 故障處理

在機(jī)組檢修期間，對(duì)PCU31模件柜進(jìn)行詳細(xì)的排查、檢測(cè)、清潔，發(fā)現(xiàn)PCU31模件單元的倒數(shù)第2排MMU的確存在電路銅絲腐蝕現(xiàn)象。MMU故障在該電廠已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)數(shù)次，這與該電廠地處沿海有較大的關(guān)系，尤其是在基建期間，因電子間溫濕度未控制好，造成某些控制器卡件以及MMU背板腐蝕，存在較大的隱患。此情況需在機(jī)組檢修過(guò)程中細(xì)心檢查并處理，確保卡件及控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 誤觸發(fā)PFI信號(hào)分析與處理

4.1 故障分析

ABB?Symphony系統(tǒng)電源監(jiān)視模塊監(jiān)視直流總線上+5?V及±15?V的電壓，當(dāng)5?V電源處電壓低于4.71?V時(shí)，±15?V電源處電壓低于±14.39?V時(shí)，電源監(jiān)視模塊將產(chǎn)生PFI信號(hào)。PFI正常情況下是高電平，當(dāng)電源監(jiān)視模塊檢測(cè)到直流電壓低于該閾值時(shí)，PFI反轉(zhuǎn)為低電平，導(dǎo)致PCU復(fù)位，控制器和通信模件將停止工作。當(dāng)PFI恢復(fù)到高電平時(shí)，模件開(kāi)始初化后恢復(fù)工作。根據(jù)PFI的工作原理，PFI信號(hào)的產(chǎn)生分2種情況：

(1)?電源電壓低于閾值導(dǎo)致PFI信號(hào)(PFI正常保護(hù)動(dòng)作)；

(2)?電源監(jiān)視模塊誤發(fā)產(chǎn)生PFI信號(hào)(PFI不正常保護(hù)動(dòng)作)。

經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些使用ABB?Symphony系統(tǒng)的電廠也發(fā)生過(guò)電源監(jiān)視模塊誤發(fā)PFI信號(hào)而導(dǎo)致機(jī)組異常停機(jī)的現(xiàn)象。

4.2 故障處理

通過(guò)咨詢ABB專家，結(jié)合其他電廠的預(yù)防措施，最終確定屏蔽PFI信號(hào)，具體做法是：將電壓監(jiān)視模塊輸出的PFI信號(hào)線拆開(kāi)，將1個(gè)1?kΩ的電阻串接在直流母排的5?V電壓輸出和PFI信號(hào)輸入之間，保持PFI信號(hào)為高電平狀態(tài)，同時(shí)拔除電源模塊監(jiān)視插頭，防止信號(hào)干擾其他元件造成控制柜內(nèi)異常。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于該電廠位于沿海地區(qū)，海風(fēng)侵蝕容易造成控制器卡件、電源模件以及MMU背板腐蝕，需根據(jù)ABB?Symphony系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境的要求，加裝空調(diào)、抽濕機(jī)，在機(jī)組運(yùn)行期間保持控制電子間、遠(yuǎn)程間的溫度在25?℃、濕度在60?%以下，同時(shí)做好防塵等工作，并開(kāi)展定期巡視。在電源輸入盤浪涌濾波器達(dá)到運(yùn)行年限時(shí)，應(yīng)進(jìn)行整體更換。機(jī)組檢修期間做好電源冗余切換工作，對(duì)電源輸入盤、電源模塊、DC總線監(jiān)視組件以及MMU進(jìn)行檢測(cè)、檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，降低DCS控制系統(tǒng)故障率，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1?潘毓祥．正確連接ABB?Symphony?DCS?系統(tǒng)PFI信號(hào)的重要性[J]．儀器儀表用戶，2015，22(1)：73-76.

2?李??雷，劉??冰．Symphony控制系統(tǒng)中伺服控制卡的??故障分析與預(yù)防[J]．電力安全技術(shù)，2015，17(1)：37-39.

金??晶(1983—)，男，工程師，主要從事DCS控制系統(tǒng)、自動(dòng)控制優(yōu)化及DEH控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)及檢修工作。

2016-09-20；

2016-11-12。

李??淵(1982—)，男，工程師，主要從事1?000?MW機(jī)組DCS，DEH及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)及檢修工作，email：jjlpp1413@126. com。