刘晓林 （1967-）：福建永定人，毕业于福州大学电力系统及其自动化专业，现任福建省龙岩发电有限责任公司检修部副经理兼热控专业工程师，从事火力发电厂热控自动化检修维护工作。

　　摘要：总结了135MW机组运行中出现的一例较特殊的Symphony系统故障，该故障具有较大的隐蔽性，查找解决较困难，本篇结合具体的故障特点，从现象的查找、分析、处理过程等各个环节进行了详细的描述、提出了应采取的预防措施和故障发生后处理前的运行检修技术措施。

　　关键词：Symphony系统；故障；运行检修

　　Abstract: This article summaries a special malfunction of the Symphony system during the running of 135MW machine unit in ABB company. This kind of malfunction has great latency and is difficult to deal with. In this paper, based on the characteristic of this problem, we give a detail description of how to detect, analyze and process the problem, and propose the precautions, detection and repair techniques.

　　Key words: Symphony system; Fault; examine and repair

    1．前言

　　龙岩发电有限公司1号、2号汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司引进美国西屋公司技术生产的N135-12.24/535/535型超高压中间再热双缸（高中压合缸，低压缸）双排汽，单轴，凝汽式汽轮发电机组，液压系统采用了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置，配置的高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH）均为ABB北京贝利控制有限公司的Symphony系统，自2004年投产发电。本文介绍了该控制系统于今年发生的一次故障分析和处理，同时对故障解决前的运行检修技术措施提出了看法，由于该故障具有较大的隐蔽性，查找解决较困难，该篇幅详细介绍故障分析和处理过程，以资同行。

    2．故障现象和处理过程

　　二号机组DEH系统分别于2008年5月31日0点20分，2008年6月3日2点00分和2008年06月04日22点03分出现故障，现象和处理过程如下：

　　2008年05月31日，0:20，#2机DEH操作界面死机，操作员站无法操作，目标值、给定值无法设定，功率及画面数值显示粉红色，高中压调门调节时好时坏，检查#2机组DEH控制柜内各模件状态，发现M5：主控制器（IMMFP12）处于故障状态，模件状态灯和2、5、6三状态指示灯为红色（地址或总线故障），M6：主控制器7、8状态指示灯为红色，系统其他模件检查测试工作正常。其后操作员站一直间断出现系统无法操作现象。判断为M5：故障主控制器未完全停止工作，系统故障间断出现时检测数据已保位至使系统无法操作和正常显示。同时在工程师站发现通讯检测中DEH网络通讯接口单元和各主控制器通讯处于不停的跳变，M6：主控制器状态无法检测。5:45，DEH工程师站通讯巡检中断，检查DEH控制柜内模件，增加了至工程师站的通讯模件IMCPM02 IMFI90模件状态灯变为红色。9:25，2号机组负荷降至50MW，首先对IMCPM02 IMFI90模件进行复位，工程师站通讯巡检恢复正常后，将故障的M5：主控制器复位切换至备用M6：控制器，检查工程师站的通讯检测，网络通讯接口单元和各主控制器通讯仍处于不停的跳变，于是再对网络通讯主（INNPM12）、子（INNIS21）模件由运行模件复位切换至备用冗余模件运行后，操作员站所有数据恢复为绿色，工程师站巡检网络通讯接口单元和各主控制器通讯不再跳动，系统操作恢复正常。11：50，机组开始升负荷。但工程师站通讯检测两个主/备通讯接口单元均为备用冗余接口单元，M3：，M4：，M5：，M6：，M7：主控制器和工程师站通讯模件通讯检测正常。

Address       Type      Revision       Mode        Role          Status
  1,1,0        NPM01        F2          Execute     Backup(正常时：Primary)  
  1,1,1        NPM01        F2          Execute     Backup
  1,1,3        MFP02        G8          Execute     Primary
  1,1,4        MFP02        G8          Execute     Backup     FTXCHK
  1,1,5        MFP02        G8          Execute     Primary
  1,1,6        MFP02        G8          Execute     Backup     FTXCHK
  1,1,7        MFP02        G8          Execute     Primary
  ……
  1,1,13      CPM02        A1          Execute     Unknown

　　2008年06月03日2:00，#2机DEH画面再次出现死机无法操作现象，1分钟后恢复，随后时断时续地频繁出现。3:43，#2机负荷从90MW突降至40MW后继续下降到最低至0.17MW，#2机DEH画面为粉红色数据，画面无法操作，前后无任何异常报警，约2分钟后DEH恢复，功控跳为阀控，此后DEH操作画面时断时续，利用有效间隙，机侧随炉参数升负荷。 随后逐渐根据DEH情况将#2机负荷升至30MW保持稳定，4:25 负荷再次出现突降至1.05MW，在此期间DEH网络通讯始终时断时续，检查后发现备用冗余的DEH通信子模件INNIS21（01-03-11）A组LED错误代码为1~8灯全红亮，B组LED处于全熄灭状态，各主控制器和其它模件工作正常。5:00，对故障的备用冗余通讯子模件INNIS21（01-03-11）复位后，依次对运行的DEH网络处理模件INNPM12和网络接口子模件INNIS21进行复位切换，工作模件切换为备用冗余模件运行，系统操作恢复正常。但工程师站通讯检测两个主/备通讯接口单元均为备用冗余接口单元，M3：，M4：，M5：，M6：，M7：主控制器通讯巡检正常。

Address       Type        Revision        Mode        Role        Status
  1,1,0        NPM01          F2           Execute     Backup(正常时：Primary)  
  1,1,1        NPM01          F2           Execute     Backup

　　2008年06月04日22:03，#2机DEH操作员站画面再次出现死机，数据呈现粉红色，操作员站无法操作。热控人员到2号电子间DEH模件柜，将备用冗余的处理模件INNPM12重新启动后（即按模件复位键两次），恢复正常。2008年06月12日，00:05，#2机DEH操作员站画面两次出现死机，数据呈现粉红色，操作员站无法操作。00:40再次出现。01:03，热控人员到2号电子间DEH模件柜，先将备用冗余的子模件INNIS21复位后，再复位备用冗余的处理模件INNPM12，操作员站操作和数据信息显示恢复正常。

    3．故障分析与对策

　　DEH系统M5、M6主控，主要功能是负荷的控制调节。05月31日，将故障的M5：主控制器复位切换至备用M6:控制器后，其后一直处于运行正常状态。INNPM12是过程控制单元（PCU）（IMMFP12）与INFI90网络之间的通讯模件。它与INNIS21通讯子模件一起组成了过程控制单元的网络通讯接口单元。INNIS21是INFI90系统所有通讯模件的智能前端，所有通讯模件在与网络进行能讯时都要经过INNIS21子模件，它是连接网络和INFI90通讯模件的模件。通讯接口单元故障正常情况下，检测数据保位，操作画面不能操作，一般不会造成负荷的突升突降和调门的突开突关。分析如下：

    （1）操作员站无法操作，目标值、给定值无法设定，功率及画面数据信息显示为粉红色，各主控制器运行与备用冗余模件状态显示正常（模件状态指示灯呈绿色，运行主控制器（IMMFP12）第7、8状态指示灯亮；备用冗余主控制器（IMMFP12）第8状态指示灯亮）。操作画面时断时续，正常时，画面数据恢复显示绿色，同时可进行给定、目标设定等操作；不正常时，画面数据呈粉红色，无法进行一切操作。可能原因在于两对通讯接口单元一主一备模件存在故障，过程控制单元无法正常与操作员站建立通讯联结所致。北京ABB贝利控制有限公司分析认为，这是出现上述现象的直接原因。两对通讯接口单元模件INNPM12和INNIS21运行以来INNPM12接口芯片和模件版本未曾进行升级过，而接口芯片是通讯的核心，为上下建立联结和通讯有一定的影响。但也不排除两块INNPM12模件本身存在故障互为影响，在重启冗余备用模件或切换运行模件后可恢复通讯正常的可能。

    （2）06月03日， #2机DEH画面再次出现死机无法操作现象，在时断时续地频繁出现后，出现负荷从90MW突降至40MW后继续下降，最低至0.17MW；其后再次出现从30MW负荷突降至1.05MW的现象。北京ABB贝利控制有限公司分析认为，出现这种现象的可能原因有以下几种：①运行工况不稳定，运行人员进行了负荷的频繁调整，在刚设定输入完目标值等操作瞬间，通讯中断；此时工况还在继续变化，因操作员站数值呈粉红色，无变化，运行人员无法判断变化情况；尔后通讯突然恢复正常，刚刚的操作输入发生作用，而与通讯恢复时的工况参数又有较大的差异，于是出现控制调节突变的现象。此条运行人员确认之前无任何操作。可排除。②DEH供电电源波动或者电源监测板误报故障造成主控制器（PCU）初始化，调门关闭现象。对电源箱（PNP-HA-RPS-CH100000 DIV2.0）的两路输入电源进行监测无波动现象，检查电源接地和机柜接地符合厂家技术要求。检测模件供电电源：+5（+5.09V）；MCOM(-0.002V)；+15V(+15.27V)；-15V(-15.32V)；电源监测板电源PFI(+5.09V)；状态灯STATUS(0.007V)；I/OCOM(-0.009V)；+24V(+25.61V)。正常，符合供电要求。此条也被排除。③两对通讯接口单元模件INNPM12和INNIS21故障，主控制器（IMMFP12）与其的通讯信息无法及时建立，使得大量的通讯信息停留在接口芯片而无法送出，影响了控制器的控制功能。此种原因成为可能。

　　综述，从故障发生过程来看，本次DEH系统故障分为两种：

　　故障一：2008年5月31日0:20#2机DEH盘界面死机，#2机组DEH系统无法操作。当时，在电子间DEH控制柜检查情况是M5:M6冗余主控单元中的M5主控故障，2、5、6显示灯红色（代码0 0 1 1 0 0 1 0）表示地址或总线错误，需要复位MFP12主控单元。M6主控单元7、8状态指示灯为红色，系统其他模件检查测试工作正常。而该系统原先是M5为主运行，M6为备冗余。M5故障时，系统已自动切换到M6主控运行，但M5故障主控未完全停止工作，M6也未完全接替M5主控所有工作任务，通过工程师站检查M5、M6主控状态无法检测不正常，两主控均为备用状态，系统处于僵持保值状态，导致操作员站显示状态异常，操作任务不接受也不处理。直到6月1日9:25，做好安全措施后将M5主控复位清空任务后，M6主控才完成交替任务，真正转为主运行，M5主控复位后自动转为备冗余，系统恢复正常工作。

　　这种故障情况，在#1~#4机组DEH系统中均出现过，之前咨询ABB厂家意见是如果系统运行正常，机组运行中建议不作处理，防止系统发生意外停机故障。综合ABB公司分析意见，发生这种故障可能原因有系统接插件上有灰尘、系统电源不稳定、系统受到意外干扰等。故障发生后，ABB公司提出对系统网络有关卡件的接口芯片进行免费升级，说明此故障与卡件芯片工作不稳定也存在相关性。四台机组系统卡件通讯接口芯片全部升级完成后，系统的安全可靠性得到了提高。

　　故障二：2008年6月3日2：00，#2机DEH画面出现死机现象，1分钟后恢复，随后时断时续地频繁出现。6月3日~6月11日之间出现的故障均属同一情况。每次发生故障，操作员站过程参数等显示粉红色，表明操作站已与系统离线，显示参数为坏值状态。

　　故障发生时，电子间DEH控制柜检查情况并不完全一样，有时是双冗余环路主通讯接口NPM12报故障，正在运行的DEH通信子模件INNIS21（01-03-11）A组LED错误代码为1~8灯全红亮，B组LED处于全熄灭状态，LED状态固定红色，表明NPM模件检测到有硬件故障或模件组态有错误，之前系统运行正常，说明模件组态不存在错误，可以肯定系统有硬件存在故障。但有时检查双冗余环路接口模件状态并无异常，操作员站过程参数也显示粉红色。同时在工程师站发现通讯检测中DEH网络通讯接口单元和各主控制器通讯处于不停的跳变。有时检查发现工程师站也会自动离线，工程师站接口模件CPM02自动报故障，LED状态固定红色。这几种现象的处理方法都是先将处于备用状态的NPM12模件复位重新启动，或者对网络通讯主、子模件进行复位切换后，操作员站便恢复正常工作状态，重新复位启动CPM02模件后，工程师站也恢复正常工作状态，但引发故障的本因并未排除。

　　由于此系统故障属于隐性故障，时好时坏，无法明确判断故障点，只能采取逐步排除方法排查。根据ABB公司技术人员意见，从系统供电电源、工程师站接口模件、系统接地、环形网络等方面逐一排除，最后故障点基本确定为双冗余的NIS21网络接口子模件和NPM12网络处理子模件共四块卡件上（NIS21和NPM12是成对冗余的）。

　　该司DEH系统使用的Symphony系统通信网络分为过程管理层（控制网络，环形结构，使用了高效、安全的存储转发协议）、控制数据层（控制总线，总线结构，使用简捷、快速的自由竞争协议）和过程I/O数据层（扩展总线，并行结构，受智能模件控制）共三层网络结构。操作站处于过程管理层，它通过环形控制网络向处于控制数据层的主控单元发送或请求数据，而环形控制网络与控制数据层数据交换是通过双冗余的NIS21网络接口子模件和NPM12网络处理子模件来实现的。

　　单从系统网络结构而言，过程管理层通讯网络故障一般是不会导致系统发生突降负荷等异常的，主控单元仍然能够完成原有操作任务，只是操作站无法监视系统状态参数和进行控制操作而已。分析6月3日发生的负荷突降现象只有两种可能：一是在故障期间，操作站向控制数据层的主控单元发送了操作指令，如修改目标负荷等，或者说发送操作指令期间系统出现了故障，系统部分数据是坏值而部分数据又还是真值，因此在故障消除系统恢复正常工作后，运算处理并执行了错误的指令。二是处于控制总线接口侧的NPM12网络处理子模件出现故障后，使过程管理层和控制数据层之间交换的数据出现混乱，影响了控制总线上正常的数据传输，进而影响了控制总线上各主控单元之间交换的数据，导致系统运算错误，发出调门关闭指令信号。

　　6月22日ABB公司技术人员来公司更换了NPM12和NIS21各两块卡件，并升级系统有关卡件的接口芯片后，#2机组重新启动后未再次出现该现象，故障点排除。

    4．避免故障的措施

    （1）加强系统维护检修工作，定期对系统卡件、机笼进行清灰清洁，定期检测系统各供电电源以及系统接地情况是否符合规范要求。

    （2）加强控制系统的巡检工作，特别要加强各I/O控制站主、从DPU运行状态灯的检查；认真做好A/B主控单元运行中的自动切换记录；发现错误提示信息、DPU切换情况以及系统运行异常情况时，及时汇报分析并采取有效的防范措施。

    （3）严格执行系统定期切换试验制度，确保冗余配置模件无扰切换试验合格，机组启动前系统必须全面检查正常。

    （4）加强控制系统的安全管理工作，储备必须的备品配件，定期做好系统程序的备份工作和软、硬件的升级工作。