淺談故障首出功能在燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用

呂新

摘要：本文從首出邏輯入手，采用逆故障流的方法，從燃?xì)廨啓C(jī)跳閘鏈路和跳閘模塊兩個層級對其展開故障首出功能設(shè)計，并設(shè)計了與故障首出功能相配置的顯示畫面，多維度地滿足燃?xì)廨啓C(jī)日常運行，特別是事故追憶的需要。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī);跳閘;首出;SOE

0 ?引言

隨著燃?xì)廨啓C(jī)越來越現(xiàn)代化和重型化，燃?xì)廨啓C(jī)的保護(hù)功能日益完善，保護(hù)項目也越來越多。在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)生跳閘事故之后，如何快速地找到原因，完成事故追憶，已是迫切需要解決的問題。在發(fā)生像燃?xì)廨啓C(jī)跳閘這樣的綜合性事故后，控制系統(tǒng)內(nèi)往往會出現(xiàn)諸多的報警內(nèi)容，而很多報警恰恰是因為跳閘動作發(fā)生后才產(chǎn)生的，報警相互交織和重疊，對事故追憶形成很大阻礙。第一故障原因的檢測對事故分析有非常重要的意義，所以需要在燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計故障首出功能。故障首出功能通常有三個層級的應(yīng)用，即鏈路級（機(jī)組級）、模塊級和儀表級。燃?xì)廨啓C(jī)跳閘事故發(fā)生在故障危急程度最高的時候，也是產(chǎn)生無序報警最多的時候。本文將聚焦在鏈路級和模塊級的應(yīng)用，提出燃?xì)廨啓C(jī)跳閘的故障首出功能設(shè)計方案。

1 ?燃?xì)廨啓C(jī)跳閘機(jī)理

燃?xì)廨啓C(jī)的跳閘保護(hù)一般分為三種形式：①非常重要的現(xiàn)場信號直接由專用保護(hù)裝置輸出至跳閘鏈路，比如轉(zhuǎn)速超速信號、喘振壓力開關(guān)信號等;②通過保護(hù)模塊閾值判斷和冗余計算后輸出到跳閘鏈路，比如燃料閥的位置信號、燃燒室的振動信號等;③其余保護(hù)通過控制模塊實現(xiàn)，比如軸振信號、瓦振信號等。燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)差異，會導(dǎo)致保護(hù)策略略有不同，但最終都會集中到跳閘鏈路，這個鏈路的每一個常閉接點斷開時將導(dǎo)致掛閘電磁閥失電。如圖1所示，保護(hù)模塊、控制模塊和專用保護(hù)裝置輸出的接點都以串聯(lián)的方式連接在一起給掛閘電磁閥供電，任意一點保護(hù)動作時，常閉接點斷開，掛閘電磁閥失電，燃料遮斷閥失去液壓油，在彈簧力的作用下快速關(guān)閉，切斷燃料，燃機(jī)跳閘。

2 ?首出模塊設(shè)計

首出邏輯是實現(xiàn)故障首出功能設(shè)計的基礎(chǔ)，下面以三通道為例，介紹其基本原理，并引出故障首出模塊的概念。

首出邏輯的基本架構(gòu)設(shè)計如圖2所示。

首出邏輯可以被抽象成故障首出模塊，可以設(shè)計成8通道或者16通道等。（圖3）

以8通道為例，簡要說明故障首出模塊各引腳的定義如表1所示。

3 ?方案實現(xiàn)

總體上，采用逆故障流方向逐級倒推出首故障的方法。

跳閘故障一般從儀表級傳導(dǎo)到模塊級，最后到鏈路級（機(jī)組級）。在開展故障首出設(shè)計時，通過逆故障流方向，逐級追憶，倒推出首故障。

如圖4所示。

為便于后續(xù)討論，需要預(yù)先進(jìn)行一些條件假設(shè)：

①假定所有模塊都只有一路跳閘指令送到跳閘鏈路，并各自對應(yīng)一個鏈路接點;

②假定保護(hù)模塊內(nèi)共有4個跳閘子項目，均需要完成閾值判斷和冗余計算后才能輸出到跳閘鏈路;

③假定控制模塊內(nèi)共有8個跳閘子項目;

④假定專用保護(hù)裝置有4個，相互獨立且內(nèi)部都不再有子項目。

基于上述假設(shè)，我們可以將故障跳閘信號進(jìn)行整理并逐一進(jìn)行編碼。如表2所示。

考慮到控制模塊基本都配有SOE功能，所以故障首出功能一般都在控制模塊中設(shè)計實現(xiàn)。

下文所述的“故障”特指引起保護(hù)裝置發(fā)生動作的信號，即保護(hù)動作信號。

3.1 鏈路級首出故障

如前所述，任一鏈路級故障發(fā)生，燃?xì)廨啓C(jī)隨即跳閘。之前已假定所有模塊都只有一路跳閘指令送到跳閘鏈路，各自對應(yīng)一個鏈路接點，也就是有六個鏈路級故障。

將此六個接點的狀態(tài)通過SOE采集進(jìn)控制系統(tǒng)（如圖1中標(biāo)記的線路A所示），然后通過故障首出模塊篩選出鏈路級首故障，快速地獲得導(dǎo)致機(jī)組跳閘的第一故障原因。

具體實現(xiàn)方案如圖5示意。

經(jīng)過邏輯運算，在1-1到1-6中，唯一被置1者即為鏈路級首故障。如果沒有置1者，說明燃?xì)廨啓C(jī)跳閘事故沒有被保護(hù)觸發(fā)。如果這時候跳閘鏈路確實被打開了，可能是跳閘鏈路發(fā)生了誤動作。

鏈路級首故障同時也需要作為系統(tǒng)級首故障的允許條件。

3.2 模塊級首出故障

雖然保護(hù)模塊只有一個跳閘指令對應(yīng)到跳閘鏈路，但其內(nèi)部是有多個跳閘子項的，如前文所述，假定是4個。所有跳閘子項的出口通過“或”的方式輸出到跳閘鏈路（如圖1中在保護(hù)模塊中標(biāo)記的DO）。跳閘子項在觸發(fā)的同時，經(jīng)DO*通過SOE送入控制模塊（如圖1中標(biāo)記的線路B）?？刂颇K假定是8個跳閘子項目。專用保護(hù)裝置專項專用，沒有跳閘子項目，而且已經(jīng)作為鏈路級故障參與鏈路級首出計算，因此，不再需要將觸發(fā)的跳閘信號經(jīng)SOE送入控制模塊，也不再參與模塊級首出計算。

具體實現(xiàn)方案如圖6示意。

在完成整型轉(zhuǎn)布爾型，獲得二進(jìn)制編碼后，如何對應(yīng)到模塊級的故障編碼，方法同鏈路級，因篇幅有限，不再羅列。當(dāng)然，如果控制系統(tǒng)的上位機(jī)支持對整數(shù)進(jìn)行排序識別的話，整型轉(zhuǎn)布爾型這一步就可以省略，直接將首故障對應(yīng)的序號（整數(shù)）送到上位機(jī)進(jìn)行首出顯示即可。

經(jīng)過邏輯運算，唯一被置1者即為模塊級首故障，對應(yīng)編號在2-1到2-12之中。如果沒有置1者，說明模塊級故障均沒有被觸發(fā)。

實際上，模塊級的跳閘保護(hù)有近百個，只要參照上述方法完整搭建出故障首出邏輯，就能在第一時間將引起燃?xì)廨啓C(jī)跳閘的首故障挑選出來。

3.3 顯示畫面

為協(xié)助操作員快速地完成燃?xì)廨啓C(jī)跳閘事故的追憶，需要為燃?xì)廨啓C(jī)故障首出配置專門的顯示畫面，使鏈路級和模塊級的首故障信息能被操作員第一時間清楚地獲得。

顯示畫面的格式示意如圖7。

燃?xì)廨啓C(jī)正常運行時，故障背景顏色均為畫面背景色;燃?xì)廨啓C(jī)跳閘事故發(fā)生時，首故障的背景顏色會自動變成紅色，并且以1Hz的頻率閃動，以便能被操作員明確識別。

4 ?結(jié)語

本方案適用性廣，在保護(hù)模塊或保護(hù)裝置不擁有TTD（Time-Tagged Data）功能的情況下亦適用。同一個運算周期的故障信號會按照邏輯模塊的先后順序進(jìn)行運算，因此首故障識別的分辨率為故障首出所在邏輯頁的運算周期。

本方案僅提供一種設(shè)計故障首出的方法，在具體應(yīng)用中，需要根據(jù)控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)和保護(hù)策略做出適應(yīng)性的調(diào)整。通過機(jī)組級和系統(tǒng)級的首出故障，基本可以滿足燃?xì)廨啓C(jī)日常運行的需要。如有需要，同理，可以進(jìn)行儀表級故障首出設(shè)計，進(jìn)行故障定位。

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