PLC故障引起的高压变频器停运分析.pdf

VO1 ． 3 7 NO． 2 Ap r ． 201 8 河北 电力技 术 HEBEI ELEC TRI C P OW ER 第 3 7 卷 第 2期 2 0 1 8年 4月 P L C故障引起的高压变频器停运分析 张平， 李西哲 河北邯峰发电有限责任公司， 河北 邯郸0 5 6 2 0 0 摘要 针对一次风机变频器运行 中停运， 且没有 自动切换至工频运行的问题， 介绍故障的查找过程， 并对停运原因进行分析 ， 确定为P L CN C 障导致高压变频器停运， 最后提 出了相应的解决方案和防范措施。 关键词 一次风机； 高压变频器； 停运； P L C故障 中图分类号 T M6 2 1 ． 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 9 8 9 8 2 0 1 8 0 2 - 0 0 5 3 0 3 Ana l ys i s on Hi g h Vo l t a ge I nve r t e r Ou t a g e Ca us e d by PLC Fa i l u r e Zha n g Pi n g， Li Xi z h e He b e i Ha n f e n g P o we r Co ． Lt d ． ， Ha n d a n 0 5 6 2 0 0 ， Chi n a Ab s t r a c t Ai mi n g a t t he o u t a g e o f t he p r i ma r y a i r b l o we r ， a n d n o s e l f -s wi t c h i n g t o t h e p o we re q u e n c y o p e r a t i o n ，t h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e fin d i n g p r o c e s s ， a n d a n a l y z e s t h e c a u s e ， a n d o b t a i n s t ha t t h e PLC t r o u b l e l e a d s t o t h e h i g h v o l t a g e i n v e r t e r o u t a g e ， a t l a s t ， p r o p o s e s t h e s e t t l e me n t s a n d c o un t e r me a s u r e s ． Ke y wo r d s p r i ma r y a i r b l o we r ； Hi g h Vo l t a g e I n v e r t e r ； o u t a g e P LC f a u l t 1 概述 河北邯峰发 电有 限责任公 司 简称“ 邯 峰电 厂 ” 装有2 台6 6 0 Mw机组 ， 每台机组配备2 台一 次风机， 每台一次风机额定功率为2 0 1 5 k W， 耗电 量大。 为提高效率， 降低厂用电率 ， 2 0 0 7 年先后对 4 台一次风机进行变频改造， 采用D HVE C T OL HI 高压大功率变频调速装置。 该装置可实现变频运 行到工频运行的 自动切换 ， 自2 0 0 7 年投运以来 ， 设 备一直运行稳定。 一次风机变频器共分为控制柜、 单元柜 、 变压器柜和旁通柜四部分 。 一次风机变频 器一次侧原理见图1 。 母线 图 l 一 次风机变 频器一 次侧原 理 图1 中， QF l 为一次风机6 k V电源断路器 ， 旁 通柜 内QS 1 、 OS 2 为一次风机变频器两侧隔离开 关 ， KMl 、 KM2 为一次风机变频器两侧真空接触 器 ， 小车开关 柜内OF 2 为旁路工频 断路 器 。 其 中 OS 1 、 QS 2 隔离刀闸与KM1 、 KM2 接触器存在联锁 关系， g P QS 1 、 QS 2 断开时 ， KM1 、 KM2 不能合 闸； Q F 2 和KM2 互 相 闭锁 ， QF 2 和K M 1 不 能互相 闭锁 。 在正常情况下， 一次风机变频器运行， I P QF 1 断路器合 闸 ， QS 1 、 QS 2 隔离开关合 闸 ，KM 1 、 K M2 接触器合闸， QF 2 断路器分闸。 变频器重故障 或收到“ 变频切工频 ” 的指令后 ， 自动执行“ 先断开 KM1 、 KM2 接触器 ， 然后合上O F 2 断路器 ” ， 一次风 机工频旁路运行 。 工频运行时， 收到“ 工频切变频 ” 的指令后 ， 自动执行“ 先断开QF 2 断路器， 再合上 KM1 、 KM2 接触器 ” ， 一次风机变频运行。 2 故障情况 2 0 1 7 年2 月1 6 日0 4 4 9 ， 邯峰电厂 1 号机组负荷 3 8 4 Mw， 1 A、 I B一次风机均变频运行 ， 一次风流 量控制投入 自动， A、 B、 D、 E 4 台磨煤机运行； 1 A 一 次风机6 k V电源断路器跳 闸， 出口挡板及入 口导 收稿 日期 2 0 1 7 ～ 0 5 0 3 作者简介 张 平 1 9 7 8 一 女， 工程师， 主要从事继电保护现场维护、 调试及检修工作 。 5 3 VO1 ． 3 7 NO． 2 Ap r ． 201 8 河北 电 力技 术 HEBEI ELECTRI C P O W ER 第 3 7卷 第 2期 2 0 1 8 年 4月 叶连 锁 关闭 正 常 ， 负倚最 低降 至2 4 6 Mw 。 就地 榆 查发现1 A一次风机变频器发报警， 变频器两侧接 触器KM l 、 KM2 没有跳 闸， 判断为1 A一次风机变 频器故障。 放障信息记录如下 。 a ． 查看 变 频 器液 晶 r 岸显 示“ 轻故 障 速度 指 令 异常 ” ， 手动 复位不 成功 。 b ．榆佥变频 器控制柜内各指示I上 ] ‘ 状态， 发现 P L C通信模块S F ／ DI AG、 S T OP 指示灯点亮 ， RU N 指 示灯 、 输 l叶 I 指 示灯 均未 点亮 ， 同时反 应 I 频运 行 状态 、 轻敞障告警的中问继电器动作指示灯均未 点亮 ， 以 l 信息异常 。 基板、 主板指示灯 正常时 显 示一致 。 c ． 使州笔记本凋取变频器故障信息 ， 无 当 日 重 故障 信息 i 录 。 d ．查看l A一次风机6 k V电源断路 器保护装 置， 兀 【 { 保护跳m 町 信息 。 e ． 查 胥D C S 报 警信 息 ， 按 时 间顺 J 孚分 别显示 1 A一 次』 x L 机 变频 变频运 行状 念 由 1 变为0 l A 一 次 J x l 机转 速 小于5 0 0 r ／ mi n ； l A一 次风机 6 k V电源 断路 器 电流 小于 l 0 A；1 A-- 次风机6 k V电源断路 器跳 闸 。 运 行人 员就地手动断 开变频器两侧接触 器 KM 1 、 KM 2 ， 合 人 1 A一 次 风 机 变 频 器 旁 路 开 关 OF 2 ，I 频 ； 动 l A一 次 风饥 常 。 随后 刈‘ 1 A一 次 风 f J 【 变 频 控 制 系统断 电重 启 ， 重启 后 P L C及 中 『 } 1 J 继电器指示灯 示恢复正常。 2 月1 9 日， 利用l A 一 } 欠风机消缺停运时机 ， 拆除现场在装P L C， 将备 t P L C灌人程序安装就化， 进行1 A一次风机变频 器 静 态试 验 ， 变频 动 、 手动 变频 切工 频 、 手动T 频 变 频 、 模 拟 重故 障 变 频 切 频 均 正 常 ， 1 A一 次风机变频运 行。 2 月2 8日， l A一次风机4 号轴 瓦 温 度离跳 闸 ， 变频 器变频 切 r 频 正常 。 3 故 障原 因分析 3 ． 1 1 A一次风机 6 k V电源断路器跳闸原 因 变频器本身J i 不向6 k V电源断路器发跳闸指令。 经卡 ； c 金， 此次跳 指令 DC S 发 } j { 。 D CS 动作逻辑 为 变频 器 r 频 运 行信 号 状 态 为0 变频 器 变频 运 行信 号状态为0 ； 一次风J L 6 k VI 乜源断路器电流小 于1 0 A。 j 以 卜3 个条件同时满足时， 延时9 S ， 跳 开一次』 x l , J L 6 k V电源断路器 。 由Dc s 报警信息 可 知 l ， 条件2 、 j t 2 经 满 ， 而 条件 1 为 变频器 1 频运 行 信号状态 ， 是l f ] 变频器小车开关柜QF 2 断路器的 54 辅 助 节 点 送 到 D CS 用 于 显 示 ， 此 I I QF 2 处 于 分 闸 位置， 状态为0 ， 即条件1 满足。 结 沦 在 事 什 发 生时 ， 1 A一 次 风 机 变频 运 行 信 号消失 ， 同时 变频 器并 没有 切换 到_ r 频 运行 ， 1 A一 次 风机 6 k V电源 断 路 器运 行 时 电流 小 于 1 0 A， D C S 延 H ,t 9 S 向 l A一 次风机 6 k V电源 断路 器发 跳闸指令。 3 ． 2 变频器没有变频切工频的原因 一 次风机变频器变频 切 I 频的力 ‘ 式有3 利- 手动 变频切l l 频、 D C S 变频切 l 频、 重故障变频叨 频。 查 看 各 利 t 记 录可 以 发现 变 频器 故 障 录 巾 兀重故障信息； DCS 报警信息列 中无重故障信 息 ； 变频器P L C反映重故障的输 ⋯指示灯没有点 亮 。 从 以 卜 几 点 可 以判 断 存事 件 发生 期 变频 器 没有发生重故障， 满足重故障变频切 l 频条件 ， 同时变 频 器就地 D CS 均没 有 发 } } l 变频切 _ 『 频 的 指令， 凶此KM1 、 K M2 接触器没 跳 闸， QF 2 旁路 断路 器没 有合 闸 。 结论 在事件发生期 变频器没有发牛重故 障， 不满足重故障变频切 l 频条什， 所以没有进f 从 变频到 r 频 的切 换 。 3 ． 3 变频器停止运 行的原因 于变顿器控制柜『 人 】 P L C指爪灯_ 5 示 异常， 初 步怀疑 [ 扫于P L C 输 异常造成此次故障 ， 因此 X P L C 进行 了测 试和分析 。 对P L C 供 电电源进 行测 试， 测 试结 果2 3 ． 6 V， E 常 。 变频 接 收 剁 的速J f { 指 令 址 ⋯DC S 下 发 ， 住 段子排处测量D C S 米的指令信号为1 9 ． 6 8 mA， 说 明DC S 实 际下 发的指 令 lI } 常 若低 于4 mA则变 频 器认为异常 。 凋取故障时刻DCs 综合H 1 1 线如 2 所示 。 时f ． 1 [ - l 2 1 A 一 『 欠风 L 变频 搽DCS 综合 I If I 线 『 1 线 1 表 示 1 A一 次 风机 变 频 器 转 速指 令 ； l f l I 线 2 表示 l A一 次风 机 变频 器转速 反 馈 ； f H 1 线 3 表 爪 1 A 一 次风机6 k V电源断路 器电流 。 从 H { 1 线罔巾 lJ Vo1 ． 3 7 No． 2 Apr ． 2 01 8 河北 电力技 术 HEBEI ELEC TRI C POW ER 第 3 7卷 第 2期 2 0 1 8年 4 月 以看到， 当变频器转速反馈信号、 6 k V电源断路器 电流均 由正常变为O 后 ，DCS 转速指令信号还在 向上调节 。 因此可 以认为变频器停止运行不是外 部指令引起的。 用笔记本连接变频器P L C 调取记录 ， 在历史 事件中显示 致命错误， 编译梯形 图程序校验和错 误 。 查 阅相关资料显示 ， P L C 严重错误会导致P L C 停止执行程序。 取决于错误的严重程度， 严重错误 可 以使P L C 无法执行任何一个或全部功能 。 检测 到严重错误 时， P L C执行下列任务 更改为S T O P 停止 模式 ； 打开系统故障L E D和停止L E D； 关 闭输出 。 而 1 A一次风机变频器故障停运后P L C的 L E D指示灯显示与上述描述一致。 通过对上述信息 的综合分析， 可 以判 断变频 器P L C 发生故障 。 致命错误导致P L C 死机， 从而造 成运行中变频器无故障停止运行 。 对变频器控制 柜断电重启 ， 重启后P L C 故障现象消失 ， 各指示灯 显示正常， P L C 恢复为正常状态。 结 论 运行 过 程 中变频 器 停 止 运行 的原 因为 P L C 故障。 在运行过程 中， 由于变频器P L C内部开 关电源元件老化、 线路受潮等原 因， 造成C P U和存 储器供电不稳定 ， 导致P L C 输 出信号全部消失 。 最 终DC S N 开 1 A一次风机6 k V电源断路器。 4防范措施及建议 a ． 此次事件暴露出一次风机变频器 的运行环 境不佳 ， 目前 已对一次风机变频器小 间进行整体 防潮 、 防尘 处理 。 b ． 此次事件暴露出电气专业人员对一次风机 变频器P L C 故障造成的后果考虑不周， 同时控制回 路及DC S 逻辑需要进一步完善和优化 。 2 0 1 7 年2 号 机组检修期间2 A、 2 B 一次风机变频器控制 回路及 DCS 逻辑已经进行完善和优化 ， 增加 了外回路用 于实现P L C 故障时 自动完成变频切换工频的操作 ， 并试验正常。 2 0 1 8 g将继续完成1 A、 1 B一次风机 变频器控制回路及DC S 逻辑的完善和优化工作。 C ． 为避免类似事件发生， 已全部更换1 B、 2 A、 2 B一次风机变频器P L C备件 ， 后续更换周期应按 厂家技术手册执行 。 d ． 2 0 1 5 年 1 1 月 、 2 0 1 6 年9 月和 1 1 月均发 生过一 次风机变频器功率模块故障， 导致变频器 自动变频 切换工频的事件。 一次风机变频器设备已经投产接 近1 0 年 ， 功率模块内部和控制柜内P L C、 主板、 中间 继 电器等元器件均已老化 ， 寿命 已达到更换周期 ， 随时存在突发硬件故障的风险。 因此， 对 1 A、 1 B、 2 A、 2 B 一次风机变频器功率模块、 电源模块及控制 回路的升级改造已列入邯峰电厂改造计划 。 5 结束语 高压变频器是现代 电厂重要 的节能设备 ， 其 在保障机组安全稳定运行 的同时， 对厂用电率的 降低也起到 了非常积极的作用 。 通过对一次风机 变频器停运过程进行分析 ， 发现 了P L C 故 障可能 给高压变频器运行带来 的严重后果 。 通过采取行 之有效的解决方法以及后期采取的一系列有效的 巩固措施 ， 及时恢复了高压变频器的运行， 对 电厂 的节能降耗以及机组的安全稳定运行打下了坚实 的基 础 。 参考文献 [ 1 ] 王维俭． 电气主设备继电保护原理及应用 [ M] ． 第2 版． 北 京 中 国电力出版 社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 咸庆信． 变频器实用电路网集与原理图说[ M] ． 第2 版． 北 京 机械工 业出版社 ， 2 0 1 2 ． [ 3 ] 张燕宾． 变频器应用教程[ M] ． 第2 版． 北京 机械工业 出 版社 ， 2 O 1 1 ． [ 4 ] 黄永红． 电气控制与P L C 应用技术[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． 本文责任编辑 齐胜涛 下 期 要 目 采集终端 时钟错乱 问题分析及处理 光伏发 电系统最大功率点跟踪控制方法研究 1 0 0 0 k V特高压输电线路跨越电气化铁路施工技术分析 单相智能电能表共用零线时反向有功电量计量试验研究 5 5