移动测试站在海阳核电厂首次倒送电中的应用

2015-03-09ApplicationofMobileTestStationinInitialEnergization

自动化仪表 2015年2期

关键词：卡件海阳模拟量

Application of Mobile Test Station in Initial Energization

of Haiyang Nuclear Power Plant

张得胜

(山东核电有限公司，山东海阳　265116)

移动测试站在海阳核电厂首次倒送电中的应用

Application of Mobile Test Station in Initial Energization

of Haiyang Nuclear Power Plant

张得胜

(山东核电有限公司，山东海阳265116)

摘要：海阳核电厂AP1000机组控制系统采用数字化仪控系统Ovation平台，由于Ovation仪控系统设计、供货滞后，在海阳AP1000 1#机组首次220 kV倒送电时，正式的DCS系统还不可用。为了满足对倒送电过程的监视需要，海阳核电厂采用移动测试站(MTS)来实现对220 kV倒送电过程的监视。通过分析移动测试站用于220 kV倒送电的设计、调试以及投用过程，证明采用临时DCS网络实现对倒送电过程监视是可行的，为后续AP1000核电厂220 kV倒送电的监视方法提供了借鉴和参考。

关键词：移动测试站Ovation220 kV倒送电辅助变压器数字化仪控系统

Abstract：The digital I&C system, Ovation platform had been selected for AP1000 control system in Haiyang Nuclear Power Plant, but because of the delay of design and delivery of Ovation, the DCS was not available during 220 kV energization stage of the 1#unit. In order to meet the requirement of monitoring the process of initial energization, the temporary measure using mobile test station (MTS) was adopted in the plant. Through analyzing the procedures of design, commissioning and operation of MTS for monitoring 220 kV energization, the feasibility of using temporary DCS network to implement monitoring of energization was verified. It provided useful reference for the monitoring methods of 220 kV energization in AP1000 nuclear power plants.

Keywords：Mobile test station(MTS)Ovation220 kV energizationAuxiliary transformerDigital I & C system

0引言

海阳核电项目一期工程采用美国西屋电气公司的AP1000型压水堆，是国家三代核电AP1000技术自主化依托项目。机组控制系统采用数字化仪控系统Ovation平台[1]。由于机组采用新堆型，控制系统在设计、仪控机柜供货方面出现了滞后，所以在1#机组220 kV倒送电时，机组正式的DCS系统还不可用[2]。于是海阳核电厂1#机组在220 kV倒送电时采用了临时监控措施——移动测试站(mobile test station,MTS)，搭建了一套临时的DCS监视网络，用来监视220 kV倒送电期间辅助变压器以及电气系统受电过程。

1移动测试站MTS介绍

移动测试站是Emerson公司生产的一个可移动的Ovation控制系统[3]。移动测试站主要包含数据库服务器、标准的Ovation控制机柜硬件配置、媒体转换器、显示屏、键盘、鼠标等设备。移动测试站集Ovation机柜、操作员站和工程师站的功能于一身,并在服务器中安装有齐全的Ovation组态软件与应用软件，拥有储存10 000个I/O点的能力。

1.1　服务器Drop200的功能

服务器Drop200作为移动测试站(MTS)的运行和控制中心，具有以下功能。

① 服务器Drop200运行Ovation工程师站和操作员站软件，存贮系统组态数据。

② 服务器Drop200作为数据库，存放所有分布式站点的数据、组态信息。

③ 服务器Drop200包含了所有可用的许可证信息和Ovation软件。

④ 服务器Drop200存储系统配置信息、控制算法信息和过程测点信息。

1.2　Ovation控制机柜硬件配置

移动测试站(MTS)具备与Ovation控制机柜相同的功能，包含的Ovation机柜硬件配置如下。

① MTS包含Ovation标准控制机柜的硬件配置，部件安装在MTS内部,不具有Ovation标准控制机柜外壳。

② MTS具有与Ovation控制机柜相同的标准四条I/O分支，可以根据现场设备接口需要配置I/O卡件类型。

③ MTS每条分支装有4个标准I/O基座,I/O卡件安装在I/O基座上，作为控制器与现场仪表信号的接口，I/O卡件将仪表信号输入给Ovation控制器使用，并将控制器产生的信号输出到就地设备。

④ MTS包含一对冗余的电源模块，为MTS控制器、I/O卡件、现场仪表提供电源。

1.3　交换机

交换机用于服务器、控制器等站点之间的连接，也可以通过光纤或网线与外部Ovation网络连接。

1.4　服务器Drop200安装的系统软件

服务器Drop200安装的Ovation软件版本为3.3.1，应用软件具体名录如下。

① Control Builder——逻辑组态软件；

② Graphics Builder——画面组态软件；

③ Alarms——显示系统报警；

④ Error log——提供系统错误信息；

⑤ Graphics——浏览工艺过程画面；

⑥ Historical Review——浏览点测点和历史数据；

⑦ Point Information——查看测点详细信息；

⑧ Review——通过筛选查看测点信息；

⑨ Signal Diagram——查看动态控制逻辑图；

⑩ Trend——查看测点趋势。

1.5　MTS移动测试站的功能

移动测试站包含Ovation机柜、操作员站和工程师站的软硬件配置，是一个小型的运行控制中心，主要功能如下。

① MTS允许工程师配置、维持和运行Ovation系统[4]；

② 在MTS服务器上建立Ovation站点、控制策略、测点和系统配置；

③ 在MTS服务器上建立控制逻辑图、算法；

④ 在MTS服务器上组态工艺流程画面；

⑤ MTS具备标准的操作员站控制、监视功能。

2使用MTS对倒送电的监视设计

2.1　220 kV倒送电的相关测点

根据220 kV倒送电监视的需要[5]，辅助变压器及倒送电相关电气系统需要监视的测点共117个，其中有12个模拟量输入、105个数字量输入。数字量测点主要包含辅助变压器相关电气保护、220 kV线路保护、变压器冷却风扇、故障录波等相关报警设置点。模拟量测点包含辅助变压器油位、油温、绕组温度、功率、电流测量。

2.2　MTS移动测试站I/O卡件配置

针对不同的输入信号，MTS移动测试站需要配置相应的I/O卡件[6]。根据需要，选择数字量SOE输入卡，型号为5X00357G04/1C31238H01作为数字量接口卡件，每个卡件具有16通道输入，需要配置8个数字量SOE输入卡件；模拟量输入卡件的型号为5X00106G02 / 5X00109G01，每个卡件具有8个通道，需要配置2个模拟量卡件。

① 增强的紧凑事件顺序模块

增强的紧凑事件顺序模块具有16路单端源电流数字量输入(触点输入)，它们共享一个共模回路，并且都使用模块的内部 48 VDC 电源电压。如果通道的现场触点打开，内部+48 V的卡上电源会提供一个电流限制触点湿电压。当触点关闭时，将从+10 V卡上电源牵引电流，打开通道的关联光耦合器，由此把关闭的触点状态“1”转播到I/O总线。16个通道光耦合器和卡上电源变压器可以为现场数字量输入(触点输入)电路和模块的逻辑或I/O总线侧之间提供电隔离。每个现场触点有独立的输入和回路导线连接到模块的基座端子，或者连接到同一个模块的现场触点共享一条共模回路导线。增强的紧凑事件顺序模块提供一个接地故障检测电路，用来确定任何通道的输入或回路能否发现通向接地的低阻抗。单个接地故障线不会导致点数据出错，但是，多个接地故障(如果包括输入和回路线)就会造成点数据出错。

② HART 模拟量输入模块

HART是专为工业过程测量应用设计的数字通信协议。现场测量设备(变送器)通过4~20 mA的模拟量电流回路连接过程控制系统。HART使用一般频移键控正弦波信号，该信号叠加在标准的4~20 mA过程测量电流回路上。由于HART正弦波信号很小，均值为0，因此电流回路模拟量4~20 mA的信号不会因HART信号的存在而受到明显影响。使用HART允许现场设备提供多种测量方式，在只使用4~20 mA的模拟量电流信号时没有这一特点。智能现场设备中的4~20 mA模拟量信号、数字通信甚至电源可在同一对电线上共存。

HART模拟量输入模块利用标准 +24 V Ovation 主电源为逻辑电路供电。HART 模拟量输入模块利用 +24 V 辅助电源为现场电路供电，具体包括所有4~20 mA回路电源、A/D 转换和剩余的输出通道组件。

移动测试站(MTS)的I/O卡件具体配置如图1所示。

图1　移动测试站(MTS)的I/O卡件配置

2.3　软件组态

由于移动测试站(MTS)配置的服务器具有工程师站功能，因此可以使用服务器中安装的Develop studio软件在数据库中对RAT相关测点进行组态。主要配置工作如下[7]。

① 根据硬件配置，在数据库中创建硬件I/O卡件。

② 在数据库中建立117个测点，并定义每个测点的报警信息、模拟量的量程信息，为每个测点分配I/O卡件及通道。

③ 使用服务器中安装的Graphic Builder软件创建倒送电监视画面，并将每个测点的显示配置在画面上。

④ 将组态完成的软件下装到MTS内的Ovation控制器中。

2.4　MTS与测点的端接设计

220 kV倒送电相关测点正式设计的机柜主要有Ovation机柜HY1-PLS-JD-EIO030、HY1-PLS-JD-EIO030Y、HY1-PLS-JD-EIO030Z。为了便于以后临时监视DCS网络向电厂正式DCS系统的转换，移动测试站(MTS)放置位置选择在汽轮机厂房电子间，与220 kV倒送电需要监视测点正式设计的机柜在同一房间内。

移动测试站(MTS)与倒送电测点的端接采用正式设计的电缆及其敷设路径。在进行电缆敷设时，首先电缆按照设计的敷设路径到达正式机柜下部位置，然后沿着电子间下层电缆桥架到达移动测试站(MTS)所在的位置下方，通过安装孔洞敷设到MTS放置位置。敷设电缆时，要求电缆长度留有足够的裕度，以便在正式机柜安装后，不需要重新敷设电缆，直接使用从MTS上拆除的电缆。

3移动测试站(MTS)的调试过程

3.1　FAT试验

软硬件及画面组态完成后，首先进行FAT试验[8]。对数字量，使用短接线短接两个输入端子，模拟继电器闭合情况，并在MTS显示器上检查数字量在画面显示正确。

模拟量测试，使用4~20 mA信号发生器在机柜I/O端子处模拟信号输入，并在MTS显示屏上检查测点在画面上是否显示正确。

3.2　通道测试

在MTS完成FAT试验后，将移动测试站(MTS)搬运至汽轮机厂房仪控电子间并放置到相应位置，然后进行倒送电相关测点的电缆敷设及端接，端接完毕后就可以进行电缆端接检查和通道试验[9]。

数字量通道试验方法如下。

① 电压检查：在MTS侧将信号线从端子上拆下，检查每根信号电缆上无电压。

② 使用绝缘测试仪对信号线进行绝缘电阻检查，确认电缆无接地故障。

③ 连续性检查：就地短接信号线或按下继电器按钮让继电器闭合，在MTS侧测量信号电缆电阻，检查信号电缆之间绝缘情况及继电器接点闭合情况。

④ 重新连接信号线到MTS端子排。

⑤ 就地断开和闭合继电器,在MTS显示屏画面上检查继电器断开和闭合状态是否正确。

模拟量通道试验方法如下。

① 在MTS机柜侧断开就地仪表接线。

② 在就地仪表侧断开信号线。

③ 在MTS侧测量每根导线对地绝缘电阻。

④ 测量每根导线的连续性(就地端接地，MTS侧对地测量电阻)。

⑤ 测量屏蔽电缆接地电阻。

⑥ 测量信号电缆电压和极性，恢复机柜侧端子接线(按顺序接线，如屏蔽线、负端、正端)。

⑦ 在就地端用4~20 mA信号发生器模拟5个点，在MTS显示屏画面检查测点是否显示正确。

⑧ 恢复就地接线。

4移动测试站(MTS)对倒送电的监视

在220 kV倒送电过程中，运行人员对倒送电过程相关测点进行连续性监视，及时发现倒送电过程中的各种报警和异常状况。各种数字量报警都正确地显示在MTS画面上，并且无任何误报情况发生，同时模拟量测点辅助变压器的相关功率、电流、油位、绕组温度可连续监视。结果证明,使用移动测试站(MTS)对倒送电过程的监视是成功的。

5DCS系统的切换

当正式DCS可用时，对220 kV倒送电的监视需要切换到正式的DCS系统中。切换时间选择在电气系统及辅助变停电检修窗口实施。切换主要工作如下。

① 将信号电缆从移动测试站(MTS)上拆除，将MTS从厂房移出。

② 按照电缆正式敷设路径，将信号电缆接入Ovation机柜HY1-PLS-JD-EIO030、HY1-PLS-JD-EIO030Y、HY1-PLS-JD-EIO030Z，更换信号电缆标签。

③ 重新进行相关测点的通道试验，确保控制室操作员站可以正常监视切换后的测点。至此切换工作完成。

6结束语

首次220 kV倒送电是核电厂调试中比较靠前的工程节点，这时往往正式仪控系统DCS还未投用。海阳核电厂1#机组220 kV倒送电过程中使用MTS作为临时DCS监控措施，保证了220 kV倒送电期间对电气设备的监视，确保了倒送电的顺利进行，是一次大胆的尝试，为以后AP1000机组调试期间解决此类问题提供了借鉴意义。

参考文献

[1] 张淑慧,任永忠.AP1000核电厂仪控系统介绍[J].自动化与仪器仪表,2010,31(10):48-51.

[2] 常和春,陈文，杜波，等.越南海防发电厂电气倒送电项目组织[J].电力建设，2010，31(6):103-105.

[3] 滑藏.Ovation系统及网络结构概述[J].河套学院学报，2012,10(4):95-99.

[4] 孙裕，赵霞，叶敏.350MW电厂厂级生产监控信息系统的实现[J].自动化仪表，2006，27(2):55-57.

[5] 沙俊强.发电厂倒送电方案分析及控制要点[J].科技创新导报，2013(30):17.

[6] 张波，向贤兵，曾蓉.基于Ovation系统的控制器及I/O组态研[J].自动化与仪器仪表,2013,169(5):36-39.

[7] 张雄,管宇群.Ovation控制系统点数据库组态通用模型设计与软件应用[J].计算机应用与软件，2012,29(8):229-233.

[8] 王翠芳.核电站数字化仪控系统开发过程及其验证与确认[J].自动化仪表,2012,33(7):49-52.

[9] 谢社初.综合布线工程中电缆传输通道测试[J].现代建筑电气,2010,11(7):19-23.------------------------------------------------------------------------------------------------

中图分类号：TP29

文献标志码：A