燃?xì)鈾C(jī)組SFC啟動(dòng)過程中報(bào)警信息系統(tǒng)完善分析

顧逸陽，肖黎明

(1.江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011； 2.南京信息工程大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，南京 210044)

1 SFC在燃?xì)廨啓C(jī)中的應(yīng)用概述

靜態(tài)變頻器啟動(dòng)裝置(SFC，static frequency converter)在燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡(jiǎn)稱燃機(jī))快速并網(wǎng)中起著非常重要作用，燃機(jī)一般采用SFC供電拖動(dòng)的啟動(dòng)方式。采用SFC啟動(dòng)，通過改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，使定子、轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩能帶動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。SFC的啟動(dòng)過程由信息系統(tǒng)控制，啟動(dòng)時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)同步[1]。

SFC邏輯比較復(fù)雜，與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備比較多，任何一個(gè)條件不滿足的信息激發(fā)都不能實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)。因此，在SFC報(bào)警系統(tǒng)中，需要深入掌握SFC系統(tǒng)原理，理清各個(gè)設(shè)備之間的關(guān)系，才能對(duì)拖動(dòng)過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速處理，為發(fā)電機(jī)并網(wǎng)節(jié)約時(shí)間，保障機(jī)組正常啟動(dòng)。

某燃機(jī)電廠有2臺(tái)9F燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配置1套6 MV·A ABB MEGADRIVE LCI靜態(tài)啟動(dòng)系統(tǒng)，2臺(tái)機(jī)組配套1面邏輯切換盤(以下簡(jiǎn)稱邏輯盤)。邏輯盤使用羅克韋爾1756系列可編程邏輯控制器(PLC)組態(tài)，共有72個(gè)開關(guān)量輸入、94個(gè)開關(guān)量輸出。邏輯盤主要用于啟動(dòng)過程中的刀閘切換準(zhǔn)備，協(xié)調(diào)燃機(jī)控制系統(tǒng)(TCS)、SFC及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置之間指令輸入輸出，同步建立定子轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)變?yōu)橥诫妱?dòng)機(jī)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)燃機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)[2]。

2 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

該廠燃機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，SFC使用中易出現(xiàn)以下問題[3]。

(1)該廠2臺(tái)機(jī)組原設(shè)計(jì)只有部分刀閘狀態(tài)信號(hào)接入TCS，在燃機(jī)啟動(dòng)過程中不便于參看，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)也不便于故障分析，之前出現(xiàn)過因信息不全造成排除故障時(shí)間較長(zhǎng)，造成機(jī)組啟動(dòng)延遲的情況。

(2)機(jī)組在調(diào)試階段和投產(chǎn)后發(fā)生SFC順控流程終止造成機(jī)組啟動(dòng)失敗事件，因無邏輯盤PLC與SFC專用工具軟件，無法參看內(nèi)部參數(shù)及報(bào)警信息數(shù)據(jù)，無法及時(shí)快速處理故障。

(3)燃機(jī)拖動(dòng)SFC系統(tǒng)在投產(chǎn)時(shí)，一般不具備對(duì)時(shí)功能，無法實(shí)現(xiàn)與其他應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)間同步，也不便于故障分析。

3 優(yōu)化技術(shù)方案的實(shí)施

解決上述SFC運(yùn)行過程中經(jīng)常存在的問題，需要優(yōu)化技術(shù)方案并進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。SFC出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，如將其余刀閘信號(hào)接入TCS，需修改TCS邏輯與畫面。

方案1：返回原廠家，研究周期長(zhǎng)且需收費(fèi)，操作可行性不高。

方案2：考慮部分刀閘信號(hào)已接入DCS，通過技術(shù)攻關(guān)，自行修改DCS畫面與邏輯亦可解決。

本文采用方案2，方案實(shí)施過程中進(jìn)行了大膽的嘗試和探索。

3.1 信號(hào)接入

結(jié)合機(jī)組檢修，將諧波涌流柜開關(guān)HAM-1、勵(lì)磁變壓器(以下簡(jiǎn)稱勵(lì)磁變)低壓側(cè)開關(guān)MDS5-4、啟動(dòng)勵(lì)磁變低壓側(cè)開關(guān)MDS4-4刀閘位置、SFC ready、SFC on、Sfc alarm、Sfc trip等信號(hào)狀態(tài)有序接入分散控制系統(tǒng)(DCS)。通過施放電纜接線，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接入，詳細(xì)電氣點(diǎn)位見表1。

3.2 完善DCS

修改DCS中邏輯畫面，畫面刀閘位置隨機(jī)組啟動(dòng)做相應(yīng)變位，完善相關(guān)DCS畫面，具體如圖1所示。

表1 電氣點(diǎn)位狀態(tài)表

圖1 DCS狀態(tài)圖(截圖)

3.3 導(dǎo)出PLC梯形圖

接下來需要導(dǎo)出PLC梯形圖，共形成七大塊邏輯圖，分別為刀閘監(jiān)測(cè)模塊(detect_switcher_state)、主程序跳轉(zhuǎn)模塊(mainroutine)、#1 SFC啟動(dòng)停止邏輯(sfc1_start_stop_logic)、#2 SFC啟動(dòng)停止邏輯(sfc2_start_stop_logic)、機(jī)組SFC選擇邏輯(sfc_gt_sel_cfg)、啟動(dòng)回路報(bào)警邏輯(statr_circuit_alarm)、刀閘啟動(dòng)控制邏輯(switcher_control_cmd)。其中，刀閘檢測(cè)模塊如圖2所示。

3.4 邏輯圖順序

通過對(duì)邏輯圖的研究和測(cè)試可以明確，啟動(dòng)過程中的刀閘切換順序?yàn)椋哼\(yùn)行人員在操作臺(tái)選擇該SFC啟動(dòng)該機(jī)組，具備啟動(dòng)條件后點(diǎn)START[4]。

邏輯盤收到啟動(dòng)指令后，延時(shí)2 s同時(shí)合DS-11、分DS-NGT-3、分MDS5-3同時(shí)合MDS4-3；DS-11已合閘且DS-NGT-3已合閘后延時(shí)10 s合DS-IPB-3；DS-IPB-3已合閘后延時(shí)2 s合CB-SFC-3；MDS5-3已分閘且MDS4-3已合上延時(shí)2 s合CB-L3。

到此，如果15 s內(nèi)以上刀閘未就位，邏輯盤向TCS發(fā)SFC_CIUCUIT_FAULT信號(hào)，需檢查刀閘。

以上刀閘就位后延時(shí)2 s合DS-HAM-3。DS-HAM-3合上邏輯盤向TCS發(fā)SFC1_GT1_READY_MID信號(hào)，告訴TCS刀閘已全部就位， TCS收到信息后發(fā)出啟動(dòng)指令，邏輯盤收到后延時(shí)6 s合上FCB-3，延時(shí)10 s發(fā)SFC1_START_RQ指令給SFC。SFC與勵(lì)磁裝置開始配合輸出指令給發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子，變?yōu)橥诫妱?dòng)機(jī)拖動(dòng)燃機(jī)啟動(dòng)[5]。

圖2 PLC梯形圖內(nèi)容范例

掌握啟動(dòng)過程中刀閘分合順序后，通過在DCS中參看刀閘變位錄波，可以很快發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)過程中的刀閘異常情況，及時(shí)處理故障。

3.5 系統(tǒng)設(shè)置調(diào)整

通過增加模塊方式擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)對(duì)時(shí)功能，同時(shí)SFC通過修改相應(yīng)參數(shù)具備NTP對(duì)時(shí)功能。機(jī)組檢修中，在#3機(jī)組對(duì)時(shí)屏擴(kuò)容NTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)模塊，從保護(hù)小室施放網(wǎng)線至SFC控制器，在SFC工控機(jī)通過相應(yīng)軟件設(shè)置，使SFC控制器時(shí)鐘與TCS、發(fā)電機(jī)變壓器組(以下簡(jiǎn)稱發(fā)變組)同步。在SFC控制器顯示屏具體設(shè)置步驟如下：

(1)進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置，打開“計(jì)算機(jī)管理”/Services and Applications/services。

(2)雙擊Windows Time，出現(xiàn)對(duì)時(shí)啟動(dòng)類型選擇畫面。

(3)將Startup type改為manual后，單擊“Start”運(yùn)行。然后將Startup type改為Automatic(Delayed Start)，再點(diǎn)擊“Apply”。

(4)進(jìn)入計(jì)算機(jī)的“時(shí)間設(shè)置”/Internet Time/Chang Settings，server：為授時(shí)裝置設(shè)置地址，本次改造NTP模塊地址為172.16.1.111。然后點(diǎn)擊“Update now”，最后點(diǎn)擊“OK”。

(5)更改注冊(cè)表，運(yùn)行regedit，找到并單擊以下注冊(cè)表子項(xiàng)：HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServicesW32TimeTimeProvidersNtpClientSpecialPollIntervala. 在右窗格中，右鍵單擊“Special Poll Interval”，然后單擊“修改”。在“編輯Dword值”的“值數(shù)據(jù)”框中鍵入Time In Seconds，然后單擊“確定”。注意： Time In Seconds是操作者想要的輪詢間隔秒數(shù)的占位符，建議值為900(十進(jìn)制)。該值將時(shí)間服務(wù)器配置為每隔15 min輪詢1次。

現(xiàn)場(chǎng)因?qū)r(shí)網(wǎng)線長(zhǎng)度大于100 m而存在衰耗，導(dǎo)致對(duì)時(shí)信號(hào)不穩(wěn)定。后續(xù)通過增加交換機(jī)中轉(zhuǎn)放大后，可保障對(duì)時(shí)信號(hào)傳輸正常。通過以上一系列措施，使SFC控制器最終對(duì)時(shí)成功。

4 實(shí)踐成果推廣應(yīng)用

(1)通過優(yōu)化SFC報(bào)警系統(tǒng)，可以縮短SFC啟動(dòng)設(shè)備故障排除時(shí)間，提高機(jī)組啟動(dòng)成功率。

(2)在今后該廠同類型機(jī)組檢修中可直接接入另一臺(tái)機(jī)組的SFC信號(hào)，實(shí)現(xiàn)交叉啟動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)。

(3)本文提出的技術(shù)創(chuàng)新方案可以解決三菱M701F4聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組SFC啟動(dòng)過程報(bào)警信息不全的問題，可推廣至其他使用該型機(jī)組的單位。