发电机保护A、B套停机触发事故停机流程漏启原因分析及改进建议

1、白市电站发电机保护A、B套触发事故停机程序漏启原因分析及改进建议Analysis and improvement of generator protection A, B trigger emergency shutdown procedure and cause leakage何田华五凌电力工程有限公司机电分公司 长沙 410004【摘 要】：白市电站#1机机变完成B修后，在做发电机保护A、B套停机传动相关试验时监控系统机组事故停机程序不启动，发现监控系统PLC启事故停机程序存在漏启现象，CPU扫描周期影响了数据的采集。本文对漏启原因进行试验、分析,找出了引起漏启的原因,，并提出了相关改进建

2、议。希望为相关事故处理提供借鉴。【Abstract】：BaiShi Station #1 machine becomes complete B repair, the generator protection A, test B set down transmission unit monitoring system shutdownprogram does not start, found that the monitoring system of PLC opening andshutdown procedure exists leakage and phenomenon, CPU sca

3、n cycle affects the data acquisition. In this paper, the causes of leakage and test, analysis, find outthe cause of leakage, open, and puts forward relevant suggestions for improvement. Hope to provide reference for the related defect treatment.【关键词】：工作原理漏启分析 改进建议【关键词】：Rev analysis suggest

4、ions leakage principle1. 概述白市电站现地控制单元层采用按单元分布的原则，3台发电机组各设一个LCU，开关站、公用系统各设一个LCU。白市水电站监控系统现地单元LCU采用施耐德QuanTum 自动化平台，系统内所有PLC均为QuanTum系列模块，其中核心部件控制器（CPU）为140CPU67160（版本：PV:S4 SV:2.80 SN:2401205644）。LCU采用双以太网，通过工业控制微机以100 Mbps带宽速率与上位机通信。各现地控制单元直接完成生产过程中的实时数据采集及预处理，完成单元状态的监视、调整和控制以及与上位机的通信联络等功能

5、。2. PLC工作原理PLC的运行，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 3.1输入采样阶段  在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读

6、入。 3.2 用户程序执行阶段  PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图)。在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用。程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新。3.3 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出

7、刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。3. 事故经过2014年3月29日#1机变完成B修后，在做发电机保护A套（电气事故）走事故停机流程传动试验时，监控系统上位机事故一览表报“机组保护A套停机（电气事故）动作”，而机组事故停机程序不启动。如果机组在的运行状态，发电机保护动作，监控不启动事故停机流程，而出现同类事故，对机组安全稳定运行极为不利。事故发生后，再对监控系统状况进行检查和反复试验发电机保护A、B套（电气事故）动作，监控系统有机率正常启动事故停机流程。因此该事故具有偶发性，不是永久故障造成的，难于在今后运行中对其预

8、测，无法采取相应防范措施。4. 原因调查分析4.1 通讯故障问题调查分析：4.1.1 检查最后一个站的MA185终端电阻是否安装，未安装会造成S908通讯反射干扰。检查已正确安装。4.1.2 检查2号子站同轴电缆安装，用手晃动电缆,看140CRA93200的LED面板上是否有ERR A/ERR B 红灯亮起。如果有，重新安装电缆直至手摇无红灯亮。手摇后无红灯亮。4.2 SOE故障问题调查分析：4.2.1将1#机程序完全编译后下载至PLC，做SOE触发手动测试，观察是否有漏启动情。在SOE触发手动试验中，CPU扫描周期在51ms以下的情况下，总共20次试验，无漏启动情况，在CPU扫描周期在92m

9、s以下的情况下，总共10次试验，漏启动4次。4.2.2 观察%SW30和%SW31：测试时将%SW31在animation table中手动改一下0，之后%SW31会显示最大的%SW30。手动触发SOE，如果此次电气事故停机流程未启动，查看当前%SW31是否会大于SOE事故的间隔。每次手动触发SOE前，将%SW31置一下0。（备用CPU停止时）（备用CPU启动）检查结果：在备用CPU停止的情况下，将%SW31置0后 等待1分钟 %SW31显示值为51。 在备用CPU启动的情况下，将%SW31置0后，等待一分钟%SW31显示值为92。4.2.3 观察%SW548/549/550 （RIO 2通讯

10、诊断字）：开始SOE测试时将这三个字记录抓屏，测试中对比这个三个字是否有变化.如果通讯正常，此三个字应始终不变。在整个测试过程中三个字的值一直无变化。4.2.4监视ERT85420 的状态字：判断测试SOE所用的ERT8540的状态字，增加个add块，如果ERTSTATUS不等于0 ，则将新建的临时变量加1。如果通讯及模块正常，Ertstatus应该常为0。整个测试过程中，Ertstatus的值一直为零。4.2.5观察%SW185：增加个add块，如果%SW185变化，则将新建的临时变量加1，如果通讯及模块状态正常，此%SW185应始终不变。整个测试过程中，temp1的值一直为0。4.2.6手

11、动抽取SOE输入（启动电气事故停机流程）位，增加个add块，如果SOE输入位变化，则将新建的临时变量加1。整个测试过程中，备用CPU停止时，测试了1次，无漏启动现象，备用CPU启动时10次漏启动了4次。 5. 事故结论及改进建议5.1 事故结论从调查分析数据来看，CPU扫描周期影响了数据的采集，在备用CPU未启动，CPU扫描周期为52ms以下时，100ms的脉冲信号能准确的采集。在备用CPU启动时，CPU的扫描周期为92ms左右，此时对于100ms 的脉冲信号的采集出现了漏采现象。而影响CPU扫描周期的原因有以下几种：5.1.1 CPU硬件版本低，工作存储区程序处理速度达不到要求。5.1.2

12、数据采集及输出时间延时。5.1.3 程序编排、指令的顺序安排不合理，造成对少扫描周期响应延时等不良影响。5.2 改进建议5.2.1 升级CPU硬件，选择更大的工作存储区程序处理速度更快的CPU 。5.2.2  数据采集及输出时间控制。 扫描周期时间包括过程映象区的读取时间，主程序的全部扫描时间,还包括对主程序进行中断的更高优先级的程序的扫描时间，以及过程映象区的写入时间; 扫描周期与采样频率相关，因为模块采样出来的值还是要通过扫描周期读入到映像区里的，除非不使用映像区,而使用直接I/O寻址。 对于模拟量模块中未使用的模拟量回路，应该在硬件组态中

13、禁掉，减少因轮循机制增加的AD / DA转换时间 。5.2.3 程序的数据访问及算法优化：1）少用间接寻址 。2） 可以用“字”的时候尽量避免用“双字”，可以用整数时，尽量避免用实数。 3） 尽量避免数据类型转换或减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间。4） 尽量少用系统提供的功能较多的功能块及库函数；一些现场不会出现的情况，程序中未必使用到这些功能可以不使用，这样就可以减少部分程序量。5）移位指令代替整数除法指令，扫描时间短。  5.2.4  程序结构优化 ：1）没必要共享信号时，放置在同一

14、网络里的多条指令，会产生额外的进出栈操作，会增加程序体积和执行时间，对程序执行没有意义。 2）少使用循环跳转命令，因为程序处理一条跳转指令时会进行比单独处理一条指令消耗CPU更多的时间，所以大量使用必然会增加CPU的循环时间。 3）对于有重复性、耗时的任务，应采用分周期处理策略，如采用定时中断；但要在保证工艺要求前提下，尽量减小发生中断的频率（即增加中断程序执行的间隔时间）和减少中断程序执行的时间。4）尽量使用有条件调用子程序，减少没有必要的每个周期扫描，节约时间。 一个节约程序代码的思路：子程序不要做成万能的，而应该做成最常见的一种状态，因为万能子程序里面包含太多的状态判断，无论实际使用时是那种特定状态，子程序代码的冗余都增加程序执行时间。 调用子程序时，进出口参数应有明确的数据格式、取值范围，避免子程序调用后产生非预期的结果。 5.2.5 总线的通讯参数优化及其它 ： 1）提高总线速率