刘聪

摘要：介绍了某电厂2台超超临界机组的概况，以及西门子SPPAT3000系统的硬件结构，分析了由于某台现场总线设备故障而致使机组跳闸的具体原因，总结了由此暴露出的一系列问题，并对暴露出的问题提出了详细的整改措施，以此避免此类事故的重复发生。

关键词：西门子SPPAT3000系统；CPU；现场总线；Profibus

1 机组及控制系统概况

某发电厂1、2号机组为660MW超超临界燃煤汽轮发电机组，是“上大压小”工程项目。1号机组于2015年12月进入168运行并成功投产，2号机组于2016年6月进入168运行并成功投产。机组控制系统采用西门子公司的SPPAT3000控制系统，现场总线技术采用的是西门子公司的Profibus总线技术。

2 故障现象

2016年8月14日03：26时，热工值班人员接到值长通知，1号机组DCS系统凝结水系统、高加抽汽疏水系统、低加抽汽等系统画面均出现坏点。热工值班人员立即到集控室检查情况，发现1号机组DCS系统AP123控制器CPU0和CPU1全部停运故障报警，导致除氧器系统、高加、低加等系统测点出现坏点、阀门无法操作。3：35时，机组因给水流量低，锅炉MFT，机组跳闸。

3 原因分析

根据现场实际情况并结合AP123 CPU诊断文件判断：除氧器排汽电动门（伯纳德品牌执行器，双DP接口）接线盒进水后Profibus接口板损坏，致使设备进入未知的非正常工作状态，具体表现为设备不停地发送无效报文并与主站（CP4435）不停地連接、断开，致使与之相连的AP123双侧CP4435（6，10号主站）一直处于高负荷工作状态；几天之后的2016年8月13日7点32分，随着故障不断累积，最终导致主侧CPU认为无法获得现场实时数据而停运并切换到从侧CPU以恢复通讯，但此设备为双DP接口设备，同时接入双侧CPU的CP4435，从侧CPU面临相同的问题，造成切换失败，双侧CPU停运，而AP123控制下的“除氧器水位主电动调阀”（ROTORK IQ10），在CPU停运Profibus通讯中断后，未能实现通讯中断保位功能，直接将阀门关闭，导致1号机组因给水流量低跳机。

4 暴露问题

1）事故暴露出西门子DCS系统的安全检测机制不完善，当现场总线设备出现问题会引发CPU负荷率异常升高而主动停运CPU，未能及时侦测引起CPU负荷率升高的故障源，并作出可靠的隔离措施。

2）事故暴露出伯纳德执行器的总线通讯信息产生机制安全性不够，在异常情况下产生的错误信息会引起执行器与DCS主站之间不断重复执行“连接中断—重新连接—再中断┄”的循环，使相应主站累积大量无效信息，使CPU一直处于高负荷工作状态，当故障累积到一定程度时易造成CPU主动停运而引发事故。

3）目前单元机组的各Profibus总线网段还存在不少故障，总线调试单位在现场总线设备全部投入运行后未提交Profibus网络状态报告，设备维护部门也未制定完善的现场总线系统日常维护规则。

5 整改措施

1）催促伯纳德公司完善其总线执行器的通讯机制，使其通信机制符合Profibus DP总线规则。

2）加强总线设备巡检，重点关注通讯异常的从站设备，DCS报警系列中频繁报警的设备应当尽快检查。

3）为防止DCS系统CPU停运造成重要阀门误关/开，请确保相应的总线执行器具有通讯中断保位功能并经过测试。

4）使用Profitrace Ⅱ软件对全厂的总线网络状况进行检查，生产总线状况报告，并根据报告提出相应改进措施，以改善总线网络通讯状况，确保机组正常稳定运行。

6 结语

随着自动化技术的发展，现场总线技术被越来越多地应用到火力发电厂当中，单一总线设备的故障会引起整个网段的通讯异常，进而会引起DCS控制系统的异常，严重的则会导致跳机，对电厂的安全可靠运行影响重大。因此，探索及完善对总线设备及网段的维护，是热工人为保证机组安全运行的一个重大课题。加强对设备的日常维护，制定完善的检修维护细则，是提高热工设备安全可靠性的必要手段。

参考文献：

[1]孙秋生.一起控制系统故障造成跳闸事故的分析[J].电力安全技术，2012，14（11）：3234.