某水电站油压装置控制系统逻辑优化与实现

某水电站油压装置控制系统逻辑优化与实现

安芳芳

(雅砻江流域水电开发有限公司 成都 610051)

摘要：介绍某水电站油压装置系统在逻辑控制、故障诊断等方面存在的缺陷和隐患，以及针对此类问题而对油压装置系统进行的逻辑优化。

关键词：油压装置；逻辑优化。

1 引言

油压装置是水电站重要的机械性辅助设备，其控制系统除具备自动启停泵和自动补气等常规功能以外，往往更加强调其容错能力和自诊断功能，对控制逻辑的可靠性有着很高的要求。本文结合水电站油压装置系统运行实例，梳理了在逻辑控制、故障诊断等方面存在的缺陷和隐患，并针对此类缺陷对油压装置系统进行的控制逻辑优化。

2 油压装置回油箱超低油位停泵逻辑优化

2.1 故障现象

油压装置回油箱设有过高、停泵、启泵、过低、超低五种油位报警信号。该电站在运行期间曾发生过一起因回油箱超低油位开关误动作，回油箱超低油位报警信号闭锁启泵逻辑，压油罐内油压逐步降低，最终导致机组异常停机的故障。

2.2 处理措施

该电站所使用的油位开关为瑞士WEKA公司生产的磁记忆开关，该元件易受到磁场的影响，动作较敏感且容易误动。因此回油箱超低油位报警闭锁启泵逻辑中不能仅靠某一种报警信号，需要考虑将报警信号设置为双套冗余信号同时动作的控制逻辑。

鉴于在实际安装中回油箱油位设计有模拟量和开关量两种测量信号，故只需在程序内部对回油箱超低油位报警停泵逻辑的判断进行优化即可。

具体实现方法为：修改逻辑判断程序，若测量回油箱油位的模拟量和开关量信号均正常时，需要回油箱超低油位模拟量（AI_Compari[1][4].L）和回油箱超低油位开关量（I_back_LL）两个信号同时到达才能停泵；若模拟量测量信号禁用或故障时，则开关量到达停泵，若开关量信号禁用或故障时，则模拟量到达停泵。修改后程序段见图1。

图1 回油箱超低油位报警信号控制程序

2.3 试验验证

解除油压装置控制柜端子排上“回油箱超低油位报警”信号的外接线，检查各油泵自动启动正常，待油泵均运行正常开始向压油罐内打油后，短接“回油箱超低油位报警”信号，检查各台泵均停止运行。解除“回油箱超低油位报警”信号的短接线，检查各台泵重新启动至停泵条件到达后再停泵。

3 油压装置瞬时报警信息存储设计

3.1 故障现象

该电站油压装置自投产发电以来，监控系统曾多次记录机组调速器或圆筒阀油压装置控制系统报“综合故障报警”信息，故障信息仅在监控系统故障报表中维持几毫秒的时间然后复归，检查现地油压装置触摸屏上既无综合故障报警也无任何具体报警信息，检查盘柜接线及元器件均未发现异常。

3.2 处理措施

油压装置控制系统任何一个故障报警信号动作，PLC均会无延时输出“综合故障报警”。PLC开出该信号后综合故障报警继电器（无故障为得电）立即失电，常闭接点接通，综合故障报警信号通过硬接线方式送至监控系统。而油压装置触摸屏上的故障信息需要通过Modbus通讯方式传送，Modbus通讯协议需要一定的扫描周期，因此，当油压装置出现瞬时故障时，“综合故障报警”信号会第一时间通过硬接线在监控系统上报出，而触摸屏上报警事件由于通讯采样周期的原因则不一定会报出，检修人员也无法确认具体故障报警位置。

针对该缺陷在不改变现有控制逻辑的基础上，设计增加一段独立的智能化故障记录存储程序，采用新的变量AlarmCount（用于报警次数统计）、AlarmMoniter（用于报警检测）以及逻辑功能块对瞬时故障报警进行记录，实现自动统计故障次数并可手动清零的功能，此功能不受通讯采样扫描周期的影响，将故障信息存储于程序内部，对于瞬时故障报警的情况，检修人员可以通过在线程序监视进行查询和分析统计。

具体实现方法为：新增EBOOL_100类型变量AlarmCount，定义为数组，长度100，数组编号1-100，新增INT_100类型变量AlarmMoniter，定义为数组，长度100，数组编号1-100。修改程序，将故障复归命令（I_Reset或HMI_Alarm_Reset）通过延时模块TON_1延时10秒后发出，此令存在10秒可对故障计数进行清零。AlarmMoniter变量用于对报警数组里的故障信号上升沿进行监测，并通过AlarmCount变量对上升沿计数，即油压装置控制系统每次出现新的报警后，可通过查看AlarmCount[I]记录值的变化查出对应的报警信息，修改后程序段见图2。

图2 故障报警存储程序

3.3 试验验证

通过短接测量端子的方法瞬时模拟回油箱油温过高信号，检查监控系统有“综合故障报警”信号，触摸屏上无故障报警信息，连接PLC内部程序进行在线监视，可查看到“回油箱油温过高”信号对应的数组点位记录为1。

4 油压装置系统预警功能优化

4.1 故障现象

该电站调速器油压装置曾发生过因补气电磁阀关闭不严导致压油罐压力持续上升的情况。因压油罐压力过高报警信号的动作逻辑仅用于闭锁启泵和补气的流程，如果压力持续上升，超过压油罐安全阀动作值时，会引起压油罐安全阀动作，压油罐紧急泄压，若在安全阀动作时有紧急停机或大负荷调整操作则会给机组安全稳定运行带来严重的后果。

4.2 处理措施

为避免再次出现压油罐压力持续升高的现象，增加一个压油罐压力预警信号，在系统无任何启泵或补气动作的状态下，压油罐压力被检测到依然在持续上升时开出报警信号，提前进行检查避免压油罐压力持续升高。另外，当压油罐压力下降至启备用泵压力以下后，压油罐压力仍继续下降后开出报警信息，提醒相关人员提前进行检查处理，避免压油罐压力过低。

具体实现方法为：在程序中新增压油罐压力过高预警判断值，压油罐压力过低预警判断值，同时增加压油罐压力过高、过低提前预警程序。在压力模拟量无故障的情况下，模拟量实时值大于压油罐压力过高预警判断值时，控制系统开出压油罐压力过高预警报警；模拟量实时值小于压油罐压力过低预警判断值时，控制系统开出压油罐压力过低预警报警。增加压油罐未启泵和未补气情况下压力上升速率预警程序，油压装置在未启泵及未补气情况下，压力大于停泵压力时，若控制系统30秒内检测到压力上升0.1MPa，油压装置控制系统报“压油罐未启泵和未补气情况下压力上升速率报警”，修改后程序段见图3。

图3压力上升速率预警逻辑

4.3 试验验证

（1）压油罐压力过高提前预警逻辑验证：

将各台油泵及补气阀切至“切除”位置，记录油罐压力及油位值，手动打开补气阀缓慢对压油罐进行补气，实时监视压油罐压力上升情况，当压力上升至6.41MPa时，控制系统报 “压油罐压力过高提前预警”；关闭补气阀，打开排气阀，待压力下降至6.39 MPa时，“压油罐压力过高提前预警”报警事件复归，继续排气至补气前压力值。

（2）压油罐未启泵和补气情况下压力上升速率报警逻辑验证：

将各台油泵及补气阀切至“切除”位置，记录压油罐压力及油位值，手动打开补气阀缓慢对压油罐进行补气，当压力大于6.32MPa且压油罐压力30秒内压力上升大于0.1 MPa时，油压装置控制系统报 “压油罐未启泵和补气情况下压力上升速率报警”；关闭补气阀，“压油罐未启泵和补气情况下压力上升速率报警”复归。

5 总结

本文从工程应用实际出发，以某水电站油压装置系统为实例，在以国家标准和行业标准为指导的前提下，探讨在现有条件下通过控制逻辑优化以提高油压装置可靠性和智能化的方法，并通过现场试验及长期稳定运行的验证。

参考文献：

[1]黄福进，PLC和软启动器在水电厂油压装置控制系统设计中的应用[J].水电自动化与大坝监测，2008，32（4）：37-39

[2]付廷勤，沈利平，可编程控制器在机组油压装置控制系统中的应用[J].水电厂自动化，2012，33（1）：55-56.

[3]濮海坤，PLC的编程语言与编程注意事项[J].价值工程，2013，（36）：235-236.

作者简介：安芳芳（1985-），2008年7月毕业于哈尔滨工业大学电气工程学院电力系统及其自动化专业，学士，主要从事水电站控制系统检修维护相关工作，工程师。