靳鸿奎
太仓港协鑫发电有限公司
摘 要：为解决ETS发电机组横向联锁引发的误动及其存在的安全隐患，对ETS系统电跳机、炉跳机信号冗余配置的优化改造方法进行了探究。结合具体的项目实例，在对机组联锁问题展开分析的基础上，提出了信号冗余配置优化改造方案，同时对改造准备、实施和验证过程进行探究，可知对ETS发电机组信号冗余配置进行优化改造需要掌握机组主保护配置情况。针对主保护存在的问题提出整改措施，确保系统误动作问题得到有效解决。
关键词：ETS发电机组；信号冗余配置；横向联锁隐患；优化改造方案
引言
现如今在发电机组容量不断提升的背景下，控制系统也应当随之升级优化，可使得机组保护系统更趋于完善。实现ETS系统跳闸信号相互闭锁，能够使保护功能更加可靠、反应迅速；但如若未能做好机组信号冗余配置，将造成跳闸信号逻辑判断出现问题，引发误动作等安全隐患。为使ETS系统可靠性和稳定性得到进一步提高，还需加强与DCS的无缝衔接，实现机组信号冗余配置的优化改造，确保ETS保护功能可以发挥出其应有的作用。
1 项目概况
本文以太仓港某发电有限公司5-6号机ETS系统改造项目为具体实例，该项目是针对ETS发电机组信号冗余配置进行优化改造，使单点保护误动作问题得到改善。按照原本信号冗余配置方案，5-6号机组机炉电进行横向联锁，机跳炉采取三取二逻辑，炉跳机采取二取一逻辑，电跳机采取一取一逻辑；但自机组正式投入运行以来，已经发生两起单点保护引起的误动事件，通过对机组运行情况进行核查和梳理，最终得出结论是采取横向联锁方式存在安全隐患，因此需要对2台机组电跳机及炉跳机保护信号进行冗余三取二的配置改造，从而解决单点保护误动问题。
2 问题提出及优化改造方案
2.1 机组问题
如图1所示，在ETS发电机组运行过程中，由MFT检测部分进行逻辑判断，确定满足跳机条件后，由保护执行部分使电磁阀失电，关闭各汽阀快速停机。ETS自行检测信号包含油压低保护、真空低保护等汽轮机跳机信号，其他信号由其他系统输出保护，如汽包水位高保护等[1]。实现机炉电横向联锁，其中一台辅机检修，成套小车开关将被拉出，辅助接点将从联锁跳闸回路中切除，导致回路开路，引起整套锅炉联锁退出，造成机组运行失去安全保障。
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图1 改造前ETS发电机组联锁情况
2.2 改造方案
针对机组横向联锁存在的安全隐患，需要将5-6号发电机组保护至ETS机柜信号，实现冗余信号传送，信号从发电机保护柜输出后，将连接至ETS机柜U2（17、18）位置。经过改造，发电机保护柜增加两路保护信号，分别连接至ETS机柜U3(15、16)和U2(27、28)位置；而ETS发电机保护逻辑从单点跳闸转变为三取二跳闸，同时完成ETS触摸屏及DCS画面逻辑修改。在5、6号机锅炉MFT保护信号传送上，连接至ETS的共有两路信号，ETS保护逻辑采取二取一跳闸模式，如图2所示。增设一路MFT信号连接至ETS机柜U3（17、18），将ETS锅炉MFT保护逻辑改造为三取二跳闸，并对ETS触摸屏及DCS画面逻辑进行修改，能够使横向联锁引发的缺陷得到弥补。不同于单点保护，保护投入采取三取二后，至少两点同时动作，保护方能动作，因此能够防止雷击、信号干扰等误动作的发生。此外，考虑到停机过程中，真空低等信号容易给DCS信号带来干扰，引发误报警问题，还需要做好动作逻辑和画面的修改，并在操作界面设置首出报警，使ETS系统的可用性得到增强。
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图2 改造后ETS发电机组联锁情况
3 信号冗余配置优化改造实践
3.1 改造准备
按照优化改造方案进行ETS发电机组信号冗余配置，需要提前做好改造准备，对原有I/O卡件通道名称、ETS系统电气原理图等信息进行记录与核对，并对PLC及接触屏逻辑进行备份。将目前ETS系统PLC控制器替换为DCS，需要增设相应卡件、电源等设备，将改造后的系统纳入DCS构成独立控制器，实现ETS三取二保护逻辑，并开展功能试验。在控制器冗余配置上，实现三取二逻辑判断需要保证控制器运算时间不超50ms。为此，还要做好控制器、电源模块、卡件通道、控制机柜、控制器软件等各种设备和材料的准备，为后续的改造实施奠定扎实基础。同时加强对机组主保护配置情况的分析，结合主保护问题进行仔细探讨，提出有效的整改措施，能够取得理想的优化改造效果。
3.2 改造实施
在改造实施阶段，为保证优化改造的最终效果，并使现场施工得到简化从而缩短改造时间，可以直接设立新控制机柜。按照1:1的比例，在原本ETS机柜位置设立3面控制机柜，分别作为控制器柜和扩展柜，针对ETS需要完成高性16通道开关量输入卡件配备，替换PLC原有O/I卡件，根据之前的记录做好测点分散排列。配备16通道开关量输出卡件，实现ETS和DCS一体化控制，可以直接通过DCS对原PLC中的信号和触摸屏逻辑进行调用。将扩展柜与5、6#机组进行DCS组网，各自配置通道卡件，能够对原有PLC送入信号进行调用。按照改造方案进行发电机保护和MFT信号电缆敷设，通过专用网线接入机组交换机，能够实现ETS网络信号冗余配置。将扩展柜连接线接入控制柜控制器，并入机组高速以太网，能够加强ETS集中监管[2]。经过改造后，ETS和控制柜通过机组DCS电源柜新增U板备用空开取电，扩展柜接入控制柜电源，ETS电磁阀供电采取原配电回路。按照方案图纸进行信号接线，将ETS逻辑修改为三取二跳闸后，对报警和首出逻辑进行修改，然后对ETS触摸屏逻辑、DCS通讯画面进行修改。设定首出逻辑和画面报警功能，需要将1点、2点真空低、油压低、DEH失电跳闸首出为1与3测点，与1通道油压低相或，与2点和4测点作为2通道油压低相或[3]。作为第一个跳闸条件，画面上首出对应列将由绿变红，跳闸信号对应列亦发生相同变化。将发电机组故障、轴承振动等首出为三取二后保护动作，作为第一个跳闸条件画面对应列由绿变红，跳闸信号保持一致变化。MFT控制器或继电器柜三组送硬接线后，将三取二条件当成是首个跳闸条件，画面和跳闸信号对应列由绿变红。经过反复设定，能够得到修改后的ETS信号画面。
3.3 改造验收
对ETS发电机组信号冗余配置优化改造结果进行验收，需要进行ETS和机炉电联锁信号传动测试，并开展ETS试验，对系统程序备份、各控制站控制组态程序、画面组态程序进行备份，做好日期标注。在机组能够正常挂闸时，画面无红色报警，如果有信号显示红色报警，需完成对应信号和物理量检查。从试验结果来看，系统能够实现双机切换，同时各控制站亦可完成正常切换，并且不存在扰动。在系统网络切换过程中，各控制站网络切换同样未发生异常情况。从信号传动和试验记录来看，开展ETS在线试验，按钮上方对应模式将变红，选择对应通道也将变红。在选好的通道中开展LP试验，在弹出窗口二次确认后对应电磁阀进行带电动作，电机确认后对应LP报警1/3通道变红，继而AST报警1/3通道变红，通道上方遮断变红，说明试验成功。开展ETS系统可靠性试验，对输入输出通道、信号输入输出端、TSI超速、ATS电磁阀等各个项目进行测试，系统动作均为正常，说明经优化改造后，ETS发电机组信号冗余配置能够有效防止系统误动作的发生。
4 结论
对5、6号机组大联锁逻辑进行修改，完成ETS发电机组信号冗余配置的优化改造，采取三取二动作逻辑能够使原系统缺陷得到弥补，有效防止信号干扰、误碰导致的机组跳闸现象发生，因此能够使ETS系统保护的可靠性得到提高。结合项目开展的经验可知，对ETS发电机组信号冗余进行优化改造，需要将系统通道核对清楚，确保逻辑组态准确无误，并做好DCS侧、ETS侧程序下装和备份，从而顺利完成动作逻辑和画面修改，最终使系统成功通过各项试验。
参考文献：
[1] 陈东彪. CPLD可编程逻辑器件在汽轮机危急跳闸系统（ETS）中的应用与研究[J]. 科技创新导报，2019，16(26)：62+64.
[2] 杨志. 某燃机电厂5#汽机ETS系统的DCS一体化改造[J]. 内燃机与配件，2018(06)：190-191.
[3] 孙亚伟，徐士喜. 330MW汽轮机组ETS可靠性改造研究 [J]. 科技资讯，2018，16(08)：26-27.