DEH功能塊執行步序不合理導致機組甩負荷停機事件分析

事件經過

2017年某月8日22:09:40， 某電廠1號機組處於並網狀態， 閥控方式， 機組負荷約為307MW， 主汽壓力約為10MPa。 下一秒， 由運行人員投入DEH功率自動， 但自動投入後功率設定值未能正常跟蹤當前負荷， 而與之前的總閥位元指令值（69.9%）相等， 約為69.9MW。 機組負荷根據設定值快速下降， 22:11:11負荷最低達到0MW， 主汽壓力最高達到約19MPa。

甩負荷發生後， 運行人員嘗試手動切除DEH功率自動並投入CCS方式以調整負荷， 22:18:43負荷由事故發生後最低值（0MW）上升至265MW。 但最終因鍋爐受熱面有超溫可能， 運行人員對機組進行手動打閘處理。 圖1是事故發生前後3min內的主參數趨勢變化。

圖1 事故前後主要參數趨勢

2原因分析

對DEH中閥控方式轉功率自動方式的切換邏輯進行了檢查分析， 圖2是經簡化後的方式切換邏輯。

圖2 閥控方式轉功率自動方式的切換邏輯圖

圖2上圖：當功率自動投入脈衝觸發後， 各切換塊輸出均為SETPOINT， 同時手動置值塊REMSET在該脈衝的作用下輸出也為SETPOINT， 然而圖中括弧內的序號表示各功能塊在控制器中的實際執行步序， 即先執行圖左側的切換塊， 再執行REMSET塊， 最後執行中間的切換塊， 因而REMSET的輸出並非跟蹤圖中最左側的SETPOINT， 而是跟蹤中間切換塊的輸出作用，

故而REMSET的輸出（即TARGET）=上一週期的SETPOINT。

圖2中圖：SETPOINT與TARGET相減， 若其絕對值大於0.5MW， 則RAMPED TARGET始終保持初值， 否則RAMPED TARGET=TARGET。

圖2下圖：功率自動投入脈衝觸發後， SETPOINT=實際負荷—一次調頻增量；脈衝消失後， SETPOINT=RAMPED TARGET。

通過對DCS歷史記錄進行分析發現， 事故發生時功率自動投入後TARGET跟蹤實際負荷， 而SETPOINT卻等於自動投入前的總閥位元指令。 因而判斷方式切換發生時， 圖2中圖的邏輯發生了信號保持， 導致TARGET未能將其數值傳遞給RAMPED TARGET， 此時RAMPEDTARGET始終保持為事故發生前的總閥位元指令。 而當圖2下圖的脈衝信號消失後， SETPOINT=RAMPED TARGET=事故發生前的總閥位元指令。

由之前的分析可知， 要使圖2中圖的RAMPEDTARGET始終保持， 則SETPOINT與TARGET之差的絕對值要在脈衝持續時間內始終大於0.5MW。 由於TARGET=前一週期的SETPOINT， 因此只要當前週期與前一週期的SETPOINT之差的絕對值大於0.5MW就有可能導致以上現象。

進一步分析， SETPOINT在脈衝持續期間的變化：脈衝剛觸發時， 當前週期SETPOINT=實際負荷—一次調頻增量≈300MW， 上一週期SETPOINT=總閥位元指令≈69.9%， 因而此時兩者之差必然大於0.5MW；而通過DCS歷史趨勢發現， 方式切換發生時機組一次調頻保持動作， 該機組的一次調頻邏輯中的額定負荷及不等率按600MW、4%設定， 則1r/min的轉速偏差對應5MW的調頻幅度， 因而若要當前週期與上一週期的SETPOINT之差的絕對值大於0.5MW， 只需每一控制器週期的轉速變化0.1r/min即可， 這在一次調頻動作時非常容易達到。

綜上認為， 此次事故發生的根本原因是圖2中圖的邏輯執行步序設置不合理， 導致一次調頻動作條件下當前週期與上一週期的SETPOINT始終存在使RAMPED TARGET保持初值的偏差，

進而當脈衝消失後， SETPOINT=RAMPED TARGET=初始總閥位元指令。

3模擬驗證

利用DEH混仿功能對以上分析結論進行了驗證， 在DEH中人為增加了一個一次調頻增量變化邏輯， 以類比方式切換過程中的調頻變化量， 其趨勢如圖3所示。

圖3 模擬加入的一次調頻增量變化量

圖3中， 功率自動投入脈衝持續時間內， 每偶數個控制週期調頻變化量=0，每奇數個控制週期調頻變化量=0.6MW，這樣設置保證前後兩週期的SETPOINT之差的絕對值大於0.5MW。

（1）模擬工況1：加入圖3所示一次調頻增量變化量，機組由閥控方式切為功率自動方式，模擬曲線如圖4所示。由曲線可知，這種情況下重現了控制方式切換時的功率設定值錯誤。

圖4 模擬工況1曲線

（2）模擬工況2：一次調頻增量變化量始終為0，機組由閥控方式切為功率自動方式，模擬曲線如圖5所示。由曲線可知，一次調頻不動作時，即使發生方式切換，功率設定值錯誤也不會發生。

圖5 模擬工況2曲線

（3）模擬工況3：修正圖2上圖中的功能塊執行步序後，加入圖3所示一次調頻增量變化量，機組由閥控方式切為功率自動方式，模擬曲線如圖6所示。由曲線可知，只要功能塊執行步序正確，即使一次調頻動作也不會引起功率設定值錯誤。

圖6 模擬工況3曲線

4結論

通過對DCS的歷史資料、DEH控制邏輯的檢查分析，認為此次事故發生的根本原因是DEH中功能塊執行步序設置不合理；而一次調頻動作則是這次事故發生的直接原因。

要求電廠對DEH控制邏輯中的步序進行修正，從根本上避免類似事故的再次發生。

每偶數個控制週期調頻變化量=0，每奇數個控制週期調頻變化量=0.6MW，這樣設置保證前後兩週期的SETPOINT之差的絕對值大於0.5MW。

（1）模擬工況1：加入圖3所示一次調頻增量變化量，機組由閥控方式切為功率自動方式，模擬曲線如圖4所示。由曲線可知，這種情況下重現了控制方式切換時的功率設定值錯誤。

圖4 模擬工況1曲線

（2）模擬工況2：一次調頻增量變化量始終為0，機組由閥控方式切為功率自動方式，模擬曲線如圖5所示。由曲線可知，一次調頻不動作時，即使發生方式切換，功率設定值錯誤也不會發生。

圖5 模擬工況2曲線

（3）模擬工況3：修正圖2上圖中的功能塊執行步序後，加入圖3所示一次調頻增量變化量，機組由閥控方式切為功率自動方式，模擬曲線如圖6所示。由曲線可知，只要功能塊執行步序正確，即使一次調頻動作也不會引起功率設定值錯誤。

圖6 模擬工況3曲線

4結論

通過對DCS的歷史資料、DEH控制邏輯的檢查分析，認為此次事故發生的根本原因是DEH中功能塊執行步序設置不合理；而一次調頻動作則是這次事故發生的直接原因。

要求電廠對DEH控制邏輯中的步序進行修正，從根本上避免類似事故的再次發生。