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1 事件经过
2017年某月8日22:09:40,某电厂1号机组处于并网状态,阀控方式,机组负荷约为307MW,主汽压力约为10MPa。下一秒,由运行人员投入DEH功率自动,但自动投入后功率设定值未能正常跟踪当前负荷,而与之前的总阀位指令值(69.9%)相等,约为69.9MW。机组负荷根据设定值快速下降,22:11:11负荷最低达到0MW,主汽压力最高达到约19MPa。
甩负荷发生后,运行人员尝试手动切除DEH功率自动并投入CCS方式以调整负荷,22:18:43负荷由事故发生后最低值(0MW)上升至265MW。但最终因锅炉受热面有超温可能,运行人员对机组进行手动打闸处理。图1是事故发生前后3min内的主参数趋势变化。
图1 事故前后主要参数趋势
2 原因分析
对DEH中阀控方式转功率自动方式的切换逻辑进行了检查分析,图2是经简化后的方式切换逻辑。
图2 阀控方式转功率自动方式的切换逻辑图
图2上图:当功率自动投入脉冲触发后,各切换块输出均为SETPOINT,同时手动置值块REMSET在该脉冲的作用下输出也为SETPOINT,然而图中括号内的序号表示各功能块在控制器中的实际执行步序,即先执行图左侧的切换块,再执行REMSET块,最后执行中间的切换块,因而REMSET的输出并非跟踪图中最左侧的SETPOINT,而是跟踪中间切换块的输出作用,故而REMSET的输出(即TARGET)=上一周期的SETPOINT。
图2中图:SETPOINT与TARGET相减,若其绝对值大于0.5MW,则RAMPED TARGET始终保持初值,否则RAMPED TARGET=TARGET。
图2下图:功率自动投入脉冲触发后,SETPOINT=实际负荷—一次调频增量;脉冲消失后,SETPOINT=RAMPED TARGET。
通过对DCS历史记录进行分析发现,事故发生时功率自动投入后TARGET跟踪实际负荷,而SETPOINT却等于自动投入前的总阀位指令。因而判断方式切换发生时,图2中图的逻辑发生了信号保持,导致TARGET未能将其数值传递给RAMPED TARGET,此时RAMPEDTARGET始终保持为事故发生前的总阀位指令。而当图2下图的脉冲信号消失后,SETPOINT=RAMPED TARGET=事故发生前的总阀位指令。
由之前的分析可知,要使图2中图的RAMPEDTARGET始终保持,则SETPOINT与TARGET之差的绝对值要在脉冲持续时间内始终大于0.5MW。由于TARGET=前一周期的SETPOINT,因此只要当前周期与前一周期的SETPOINT之差的绝对值大于0.5MW就有可能导致以上现象。进一步分析,SETPOINT在脉冲持续期间的变化:脉冲刚触发时,当前周期SETPOINT=实际负荷—一次调频增量≈300MW,上一周期SETPOINT=总阀位指令≈69.9%,因而此时两者之差必然大于0.5MW;而通过DCS历史趋势发现,方式切换发生时机组一次调频保持动作,该机组的一次调频逻辑中的额定负荷及不等率按600MW、4%设定,则1r/min的转速偏差对应5MW的调频幅度,因而若要当前周期与上一周期的SETPOINT之差的绝对值大于0.5MW,只需每一控制器周期的转速变化0.1r/min即可,这在一次调频动作时非常容易达到。
综上认为,此次事故发生的根本原因是图2中图的逻辑执行步序设置不合理,导致一次调频动作条件下当前周期与上一周期的SETPOINT始终存在使RAMPED TARGET保持初值的偏差,进而当脉冲消失后,SETPOINT=RAMPED TARGET=初始总阀位指令。
3 仿真验证
利用DEH混仿功能对以上分析结论进行了验证,在DEH中人为增加了一个一次调频增量变化逻辑,以模拟方式切换过程中的调频变化量,其趋势如图3所示。
图3 仿真加入的一次调频增量变化量
图3中,功率自动投入脉冲持续时间内,每偶数个控制周期调频变化量=0,每奇数个控制周期调频变化量=0.6MW,这样设置保证前后两周期的SETPOINT之差的绝对值大于0.5MW。
(1)仿真工况1:加入图3所示一次调频增量变化量,机组由阀控方式切为功率自动方式,仿真曲线如图4所示。由曲线可知,这种情况下重现了控制方式切换时的功率设定值错误。
图4 仿真工况1曲线
(2)仿真工况2:一次调频增量变化量始终为0,机组由阀控方式切为功率自动方式,仿真曲线如图5所示。由曲线可知,一次调频不动作时,即使发生方式切换,功率设定值错误也不会发生。
图5 仿真工况2曲线
(3)仿真工况3:修正图2上图中的功能块执行步序后,加入图3所示一次调频增量变化量,机组由阀控方式切为功率自动方式,仿真曲线如图6所示。由曲线可知,只要功能块执行步序正确,即使一次调频动作也不会引起功率设定值错误。
图6 仿真工况3曲线
4 结论
通过对DCS的历史数据、DEH控制逻辑的检查分析,认为此次事故发生的根本原因是DEH中功能块执行步序设置不合理;而一次调频动作则是这次事故发生的直接原因。
要求电厂对DEH控制逻辑中的步序进行修正,从根本上避免类似事故的再次发生。
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