甩负荷停机事故分析—DEH功能块执行步序不合理导致-北极星火力发电网

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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。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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