黄庆龙

【摘 要】莫迪康PLC控制器在ETS系统中的运用较为普遍，且该型PLC控制系统运行稳定，可靠性较高，但是随着电力过程控制系统的发展和升级，原有的莫迪康PLC控制系统已出现了较多影响设备和系统安全运行的隐患点，例如：该套ETS系统跳闸硬回路存在失电保护拒动的风险；通讯网络未完全独立的冗余配置，不具备无扰切换功能等。这些较严重的设备缺陷，均已无法满足《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中的相关规定。

【Abstract】 The application of Modicon PLC controller in the ETS system is more common， and the type of PLC control system is stable， high reliability， but with the development and upgrade of the power process control system， the original Modicon PLC control system has more impact on the safe operation of the equipment and system， such as the risk of loss protection for the trip hard circuit of the ETS system， the communication network is not completely independent of redundant configuration， there is no switching function and so on. These serious equipment defects can not meet the relevant provisions of "the 25 Priority Requirements for Prevention of Electric Power Production Accidents".

【關键词】保护拒动；冗余；隐患

【Keywords】refusal-operation of protection； redundancy； hidden danger

【中图分类号】TK269 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）01-0160-02

1 引言

汽轮机危急跳闸系统（ETS系统）作为机组重要的保护系统，在机组跳闸回路中应设计为失电动作，同时系统本身要有防止误操作、保护误动的措施。我公司的莫迪康PLC控制器在设备硬件和保护配置方面已不满足《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中的相关规定。

2 改造前的莫迪康PLC控制系统

2.1 系统概述

大唐三门峡发电有限责任公司4号机组原ETS控制系统为莫迪康PLC控制器，该套系统于2006年投入运行，整套系统集成了PLC双机热备控制器；I/O卡件；触摸屏上位机等配置，在2015年进行了整套系统的电源系统改造，将单配电源模块升级为西门子24VDC双电源切换电源系统。系统内配置有110VDC AST跳闸回路和机组各抽汽逆止门电源回路。

2.2 改造必要性分析

根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》9.4.8条、9.1.2条和9.4.3的要求，“汽轮机紧急跳闸系统跳机继电器应设计为失电动作，硬手操设备本身要有防止误操作、动作不可靠的措施，手动停机保护应具有独立于分散控制系统（或可编程逻辑控制器PLC）装置的硬跳闸控制回路”；“分散控制系统的控制器、系统电源、为I/O模件供电的直流电源、通讯网络等均采用完全独立的冗余配置，且具备无扰切换功能”；“所有重要的主、辅机保护都应采用“三取二”的逻辑判断方式，保护信号应遵循从取样点到输入模件全程相对独立的原则，确因系统原因测点数量不够，应有防保护误动措施。”

大唐三门峡发电有限责任公司的4号机组原ETS系统在保护配置和硬件组态方面均不满足技术规范的要求，存在较高的保护误动和拒动的风险，需进行全面系统升级。

3 Ovation DCS控制系统简介说明

3.1 Ovation控制系统优势

艾默生的Ovation 控制器在电力系统的过程控制中功能性较为强大，控制器能够按需进行多任务、多系统兼容性的操作和执行等功能，适于执行关键程序控制任务。同时控制器能够实现完全的无扰切换。控制系统集成SOE系统（历史事件顺序），SOE记录下用户设定的数字量输入变化状态序列的分辨率为1/8毫秒。

同时，控制系统的控制器能够满足不同设备的冗余要求，Ovation控制器的冗余配置主要包括：网络接口；功能处理器、内存和网络控制器；处理器电源；I/O接口；输入电源；I/O电源；辅助电源；远程I/O等。

3.2 Ovation控制器说明

Ovation控制器硬件配置在兼容通讯和供电的底板上，安装有主控制器和后备控制器，冗余配置的24V电源分别为两个控制器供电，每个控制器包含两个模块，一个模块单元上配置有处理器、内存和网络端口；另一个模块单元上配置有本地和远方的Ovation和Q Line I/O接口、内部供电等。

每个控制器都执行同样的应用程序，但只有一个控制器能与I/O通讯并且运行在主控制模式下，备份的控制器运行在后备、组态和离线模式，这样的两种模式被称为“控制模式”和“后备模式”。

在控制模式下，主控制器为非冗余的处理器，它能直接对I/O进行读取、写入和执行数据采集、控制功能。此外，主控制器监视着“后备”控制器和网络的状态。同时，在后备模式下，后备控制器诊断和监视主控制器的状态，后备控制器维持控制所需的最新数据，并且通过Ovation网络获取所有控制处理器发出的信息，包括过程点数据、算法块的参数和变量点的属性等。endprint

4 改造方案

4.1 ETS系统改造整体思路

原莫迪康的PLC控制系统改造为Ovation 的 DCS控制系统，该保护系统配置独立的电源模块、主备控制器、I/O卡件，主控制器运行期间副控制器备用，主副控制器实现无扰切换。机组的主保护信号进入到Ovation的ETS保护系统，在系统中执行相关逻辑运算，当各保护信号达到保护动作值时，将跳闸指令传输到AST動作指令单元，四块独立的AST继电器卡动作执行跳闸指令。同时，动作信号通过DO卡件最终输出到DCS系统用于后续的连锁动作逻辑和报警显示。

4.2 ETS系统硬接线的跳闸回路改造

原ETS保护跳闸硬接线回路中四个AST跳闸电磁阀回路电源为直流110VDC控制回路，AST1、AST3为一组，AST2、AST4为一组，保护主回路为失电动作。AST主回路通过跳闸中间继电器动作，中间继电器回路为24V控制回路，回路中包含手动打闸停机和PLC输出保护动作两部分。此回路存在的问题：24V电源一旦失去，手动打闸停机和PLC输出保护动作均将失效，造成机组将无法安全打闸。

改造后ETS系统直接驱动110VDC控制回路，手动打闸、ETS跳闸均增加到此回路，AST跳闸回路依然为两路110VDC独立供电，跳闸节点为110VDC ETS系统跳闸继电器的常开节点，机组正常运行时110VDC ETS系统跳闸继电器带电，则跳闸回路通，AST电磁阀得电；机组跳闸或ETS系统失电时，则跳闸回路断开，AST电磁阀失电跳机。

4.3 ETS系统改造主保护逻辑改造

ETS系统中所配置机组主保护有20项，分别为：EH油压低；润滑油压低；高压凝汽器真空低；低压凝汽器真空低；轴向位移大；轴承振动大；TSI超速；DEH超速；高排温度高；轴承温度高；手动打闸；发电机故障；MFT；透平压比低；就地打闸；主汽温突降；再热汽温突降；发电机主油开关断开；主油箱油位低；DEH失电。

ETS系统改造后，所有保护的信号均从取样点到输入模件全程相对独立，且输入至Ovation系统三路独立信号，在Ovation系统逻辑中完成“三取二”的逻辑判断输出，保证了信号和保护的可靠性。

4.4 系统试验改造

AST电磁阀活动试验、主机润滑油低试验、EH油压低试验、真空低试验等操作试验，在原ETS系统中，需要在莫迪康PLC的集成工程机中进行操作和监视，这种试验方式非常不利于运行人员和试验人员的监视和操作，且相关试验不进入DCS系统，无法进行试验时的相关数据的收集和分析。

利用这次ETS系统升级改造的机会，将AST电磁阀活动试验、主机润滑油低试验、EH油压低试验、真空低试验等操作试验的操作方式由ETS系统移至DCS系统，逻辑保护配置在ETS的Ovation系统中，保证了逻辑组态的可靠性的同时也使操作方式便捷和直观。

4.5 ETS系统改造后试验

新的Ovation系统硬件安装完成后，进行了一系列的系统测试，包含了系统建立后的功能；信息确认；I/O测试；网络、控制器冗余功能测试；各功能站测试、网络功能测试；上位机功能测试、机柜接地测试等。

5 改造后效果分析

现随着机组启动运行，ETS系统运行稳定，在系统稳定运行的情况下，先后进行了系统性能指标测试，各项系统指标均符合相关技术要求和规范。ETS系统改造后使机组稳定性和安全性得到大幅提升。

【参考文献】

【1】DL/T 774-2004 火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程[S].

【2】DL/T 5226-2005 火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规定[S].

【3】DL/T 5428-2009 火力发电厂热工保护系统设计技术规定》[S].endprint