于慶彬，丁衛(wèi)東

（山東電力研究院，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

當(dāng)今國內(nèi)火電廠對單元機(jī)組的控制多采用分散控制系統(tǒng) （Distribute Control System，以下簡稱DCS），常見的DCS系統(tǒng)均含有事件順序記錄（Sequence of Event，以下簡稱SOE）系統(tǒng)。SOE系統(tǒng)是DCS中用于異常記錄的子系統(tǒng)。它所記錄的是電廠事故發(fā)生前后主輔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、事件發(fā)生時(shí)間、首發(fā)事件和連鎖發(fā)生事件的間隔順序，是電廠分析運(yùn)行異常、設(shè)備故障和生產(chǎn)事故的最重要依據(jù)。單元機(jī)組DCS系統(tǒng)經(jīng)長期運(yùn)行后，硬件電路、電子元件出現(xiàn)老化，SOE系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)通道失靈、漏記、錯(cuò)記等現(xiàn)象。比如，有時(shí)SOE記錄的異常事件順序或時(shí)間間隔在邏輯上是明顯錯(cuò)誤的，那么在分析時(shí)則無法正確判斷首發(fā)事件點(diǎn)，因此很難確定事故原因。作為如此重要的子系統(tǒng)，在新機(jī)組調(diào)試、機(jī)組檢修及設(shè)備維護(hù)中非常有必要對SOE的準(zhǔn)確性進(jìn)行性能測試。因此定期進(jìn)行SOE性能測試是實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，也是DCS性能評估體系中開展的重要工作之一。

近年來，山東電力研究院利用新機(jī)組調(diào)試和機(jī)組停機(jī)檢修機(jī)會(huì)，對山東省內(nèi)大多數(shù)機(jī)組的SOE系統(tǒng)進(jìn)行了性能測試，測試型號包括Ovation、ABB、SEMEIS、新華系統(tǒng)、XDPS等，結(jié)合測試結(jié)果，對SOE常見的問題進(jìn)行分析。

1 測試方法

SOE性能測試方法主要有三種，一是如圖1所示，A、B為SOE卡件中待測的兩個(gè)通道，手動(dòng)短接各通道，A1和A2，B1和B2，利用通道閉合時(shí)的細(xì)微時(shí)間差來檢驗(yàn)SOE的分辨力。該方法優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，可以檢測SOE發(fā)生順序，但無法精確測量各通道時(shí)間間隔，且每次只能檢測兩個(gè)通道。由于大部分電廠缺乏專用的SOE測試設(shè)備，因此主要采取該方法進(jìn)行粗略測試，測試結(jié)果僅可作為參考。

第二種方法是采用全球定位系統(tǒng)（GPS）來對SOE進(jìn)行性能測試［1］，這種方法已在繼電保護(hù)的SCADA系統(tǒng)中應(yīng)用，在DCS中的應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究。

圖1 A、B測試通道

第三種方法是采用專業(yè)的SOE測試儀器對SOE系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。這種方法優(yōu)點(diǎn)是測量精度高、可靠性好，便于分析測試結(jié)果。但SOE測試儀成本較高，適于專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)、科研院所使用。

2 測試裝置及內(nèi)部原理

對于SOE的性能測試過程，DL/T 659-2006《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)驗(yàn)收測試規(guī)程》6.8.4項(xiàng)中明確的規(guī)定［2］：利用一臺開關(guān)量信號發(fā)生器進(jìn)行測試，信號發(fā)生器的準(zhǔn)確度應(yīng)達(dá)到0.1～0.3 ms，信號發(fā)生器應(yīng)能送出間隔時(shí)間可在0.1～3 ms之間調(diào)節(jié)的2～3個(gè)開關(guān)量信號。將信號發(fā)生器的信號接入事件順序記錄的不同控制器的不同輸入模件的輸入端，改變信號發(fā)生器的間隔時(shí)間，直至事件順序記錄無法分辨時(shí)為止，即為事件順序記錄的分辨力。分辨力不得超過1 ms（或按合同規(guī)定）。

根據(jù)該規(guī)定，在測試中使用某公司生產(chǎn)的0113-B型便攜式DCS系統(tǒng)性能測試儀，該測試儀精度為0.1 ms，可產(chǎn)生0.1～75 ms可調(diào)脈沖信號，硬件電路采用光電隔離設(shè)計(jì)，提供高精確度標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，適用于系統(tǒng)的SOE功能測試、站間時(shí)鐘同步測試等。整套測試裝置由該測試儀和上位機(jī)組成。上位機(jī)通過25針并口與測試儀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，USB口為測試儀供電。上位機(jī)包含性能測試主程序程序、數(shù)據(jù)采集與分析程序、硬件驅(qū)動(dòng)程序，人機(jī)操作窗口用來設(shè)置脈沖信號分辨率、通道數(shù)量、信號先后順序等，操作窗口見圖2。測試儀接受上位機(jī)指令輸出脈沖信號，輸出端與被測SOE卡件各通道硬接線相連。

圖3所示，在內(nèi)部電路中，SOE測試儀通過控制Do使三極管高速導(dǎo)通，采用OC門方式與SOE卡件相連，SOE卡件對采集到的信號進(jìn)行數(shù)字濾波和光電隔離，然后送到DCS中進(jìn)行進(jìn)一步處理。

圖2 SOE測試儀操作窗口

圖3 SOE測試內(nèi)部原理圖

3 測試過程

對于大型機(jī)組來說，SOE測點(diǎn)眾多，無法全部進(jìn)行測試，只能抽樣選擇，每次選取4個(gè)通道，使用SOE測試儀與被測通道相連，測試方案有三種：一是對同一DPU同一SOE卡件的不同通道進(jìn)行抽樣測試；二是對同一DPU不同SOE卡件進(jìn)行通道測試；三是對不同DPU下的SOE卡件進(jìn)行測試。

測試前，首先需要重點(diǎn)核查是否有關(guān)聯(lián)SOE的現(xiàn)場設(shè)備正在送電運(yùn)行，防止測試工作影響到機(jī)組運(yùn)行安全。若無設(shè)備運(yùn)行，則需要確保SOE卡件的工作狀態(tài)、報(bào)警指示燈、通信、SOE歷史庫等無異常，測試工作方可開始。測量步驟是：首先將0113-B型測試儀各輸出通道的間隔時(shí)間設(shè)置為0.1 ms，觸發(fā)各通道，跳變方式為0到1，檢查SOE歷史庫記錄的信號發(fā)生順序是否與測試儀輸出的順序一致，各信號發(fā)生時(shí)間間隔是否與測試儀設(shè)置的時(shí)間間隔（0.1 ms）一致，若任一不一致則重新復(fù)位測試儀輸出，將各通道輸出設(shè)置為0，按0.1 ms/次逐漸增加測試儀間隔時(shí)間，重新觸發(fā)各通道，直至信號順序與時(shí)間間隔同設(shè)置完全一致，此時(shí)的時(shí)間間隔即為最小分辨力時(shí)間。為保證測試的可靠性，每組通道測試3次，有1次不合格即認(rèn)為不合格。若增加到1 ms時(shí)間間隔還不一致則認(rèn)為測試不合格，認(rèn)定該SOE卡件已不符合規(guī)程規(guī)定，需進(jìn)行進(jìn)一步處理。

4 測試結(jié)果及問題分析

通過對山東電網(wǎng)中多家電廠單元機(jī)組的SOE測試發(fā)現(xiàn)以下問題：

（1）對于同一DPU同一SOE卡件測試和同一DPU不同SOE卡件測試結(jié)果大部分符合≤1 ms的規(guī)程規(guī)定。

（2）對于不同DPU下的SOE卡件測試，尤其對于已運(yùn)行10年以上的機(jī)組，測試結(jié)果大部分不合格，因此不同DPU下的SOE信號發(fā)生時(shí)間及先后順序不能作為判斷事故發(fā)生原因的主要依據(jù)，僅可作為參考。截取2011年1月某廠SOE部分測試結(jié)果，該廠DCS型號為FOXBORO，1998年投運(yùn)。表1所示為SOE測試儀發(fā)送的信號，表2所示為SOE歷史庫接收到的數(shù)據(jù)。對比表1、表2可知，同一DPU下的SOE測試結(jié)果符合規(guī)定，但11號和15號DPU間的時(shí)間間隔為12 ms（229-217），遠(yuǎn)大于1 ms的規(guī)程規(guī)定，測試結(jié)果不符合要求。

表1 SOE測試儀發(fā)送的信號

表2 SOE歷史記錄

（3）對于DCS停電檢修后重新恢復(fù)上電的SOE測試，若出現(xiàn)測試結(jié)果不合格可首先檢查環(huán)路中Server的時(shí)間級別設(shè)置，重新調(diào)整主Server的時(shí)鐘，待所有設(shè)備相應(yīng)完成各自的時(shí)間調(diào)整后重新測試。

（4）由于DCS長期運(yùn)行，不可避免出現(xiàn)電子電路老化，SOE卡件工作不正常，造成測試結(jié)果不合格。應(yīng)及時(shí)更換不合格卡件，另外在機(jī)組日常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程要求保證電子間的溫度、濕度在規(guī)定范圍內(nèi)，減緩因環(huán)境因素引起的電子元件老化問題并定期進(jìn)行SOE測試。

（5）對于不同DPU下SOE測試不合格問題，建議將不同DPU下的SOE采集卡盡量安裝在同一DPU中，這樣可避免不同DPU時(shí)鐘不同步現(xiàn)象。若因設(shè)計(jì)原因，實(shí)在無法配置在同一DPU中的，可采取更換卡件、加裝GPS時(shí)鐘方法實(shí)現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)一。

（6）在某些電廠的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)一些重要的跳機(jī)、跳閘信號沒有出現(xiàn)在SOE歷史記錄中。除了硬件原因外，則是由于在熱工保護(hù)中一般定義為“1”動(dòng)作，但個(gè)別保護(hù)定義為“0”觸發(fā)，因此動(dòng)作條件需定義為“0”觸發(fā)。對于這種情況可檢查相關(guān)保護(hù)邏輯，并進(jìn)行重新組態(tài)。

（7）SOE功能在有的電廠中未充分利用。有的機(jī)組很多關(guān)鍵開關(guān)量信號，如MFT觸發(fā)條件、手動(dòng)跳機(jī)、火焰消失信號、重要輔機(jī)跳閘的始發(fā)條件等信號，均未引進(jìn)SOE，因此沒有充分發(fā)揮SOE系統(tǒng)的作用，不利于對機(jī)組和重要輔機(jī)跳閘進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷和分析。建議新機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意SOE的配置，投產(chǎn)后的機(jī)組可在機(jī)組檢修期間對SOE系統(tǒng)進(jìn)行硬件整改和軟件完善，在日后的運(yùn)行過程中可為運(yùn)行操作人員迅速判斷事故原因、了解事故過程、區(qū)別人為因素和非人為因素提供客觀依據(jù)。

（8）SOE是分析大型機(jī)組故障必不可少的工具，有關(guān)專業(yè)人員應(yīng)該充分利用和掌握，經(jīng)常對記錄資料進(jìn)行分析，還可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的隱患和操作上存在的問題，超前預(yù)防系統(tǒng)故障的發(fā)生［3］。

5 結(jié)語

在電廠的生產(chǎn)運(yùn)行中，SOE歷史記錄對分析事故原因起著很重要的作用，SOE工作不正常將會(huì)誤導(dǎo)事故分析的方向，延誤解決問題的時(shí)間，甚至無法分析出造成事故的原因。山東電力研究院自開展SOE測試工作以來，針對省內(nèi)電廠多臺機(jī)組SOE測試不合格問題進(jìn)行了及時(shí)處理和分析，并提出多項(xiàng)整改建議，防患于未然，這對于確保DCS系統(tǒng)及整個(gè)機(jī)組運(yùn)行提供了重要的安全保障。