火力发电厂DCS系统与ETS系统融合改造

摘要：介绍了火力发电厂传统ETS的基本功能原理，分析了我厂独立布置的ETS系统的不足，结合我厂实际情况，提出了将ETS系统内的信号引入DCS系统进行融合的思路并最终进行具体实施。

關键词：ETS改造 危机跳闸 DCS

1 引言

我厂二期两台机组ETS系统（汽轮机危急跳闸保护系统）采用施耐德昆腾系列PLC控制，DCS系统采用国电智深EDPFNT-PLUS系统。ETS系统独立于DCS系统进行布置，布置于汽机房6.9米层电子间内;DCS集控室布置于13.7米层。机组投产以来，发生过多次汽轮机危机遮断装置就地开关误动作、AST电磁阀线圈烧损或阀芯损坏的问题。但由于汽轮机ETS系统控制柜独立布置于汽机房6.9米的汽机电子间，而运行人员监盘在13.7米层的集控室内，常常发生ETS控制柜内的报警信息不能及时地被运行值班员发现，要监视汽轮机ETS系统状态是否正常只能到6.9米的汽机电子间手操盘上查看，严重影响机组重要保护系统的监视。

经过初步调研，有一部分兄弟电厂进行了ETS系统与DCS系统的一体化改造，去除了传统意义上的ETS系统独立布置的模式。考虑到我厂的实际情况，若进行一体化升级改造，需要将整套保护装置从6.9米层电子间移到13.7米层集控电子间，所有电缆重新敷设及施工，所需工期长，费用高。为节约项目改造费用，缩短改造工期，降低改造工作量，我厂进行了技术创新，采取了将ETS系统与DCS系统融合的思路，即在保留原有ETS系统与DCS系统基本架构不变的情况下，将ETS系统PLC内的一些状态点引出至DCS系统进行告警监视。

2 传统ETS系统的构成及特点

传统的ETS系统主要由PLC、手操盘、开关变送器、继电器、跳闸电磁阀、试验电磁阀、供电装置等组成。供电装置为整套ETS系统提供正常工作所需的电源及后备电源，以保证系统供电的可靠性，并设有失电报警回路。开关量变送器用于检测、传送监视汽轮机的重要参数，当参数超限时，将信号传送至ETS系统进行处理。PLC是整套系统的核心，对输入的开关量信号进行相应的逻辑判断，依据判断结果给出相应的输出信号，驱动继电器动作。跳闸电磁阀用于卸掉AST母管油压，实现跳闸状态时汽轮机主汽门和调节汽门的快速关闭，保护汽轮机组不超速。手操盘可进行一些试验操作和手动打闸，以检验ETS系统动作的可靠性。ETS系统功能图如图1所示。

由图1可知，当某个参数超限并且信号送至ETS系统后，PLC接收输入信号并进行逻辑运算判断，将运算结果输出驱动四个跳闸继电器动作（AST1～AST4）。四个跳闸继电器布置回路如图2所示。跳闸电磁阀的布置应用了双通道概念，布置成“或─与”门的通道方式，这就允许在线试验，并在试验过程中装置仍起保护作用，从而保证系统的可靠性，可有效地防止“误动”和“拒动”。当且仅当两个通道中至少各有一个电磁阀打开时，AST母管油压才会卸掉，危机遮断系统动作，各主汽门、调速汽门、抽汽逆止门等迅速关闭。

3 DCS系统与ETS系统融合改造的实施

输入至ETS系统的开关量信号并不直接导致汽轮机组跳闸，它需要通过PLC逻辑运算后做出判断，如三取二逻辑判断等。机组从监测参数越限至机组跳闸往往间隔着一段时间，如果能及时监视到超限参数的信息，值班员就能及时进行故障排查处理，能够极大程度上避免机组跳闸带来的损失。依据这一思路，本改造方案将输入至ETS内的开关量信号进行提取并送至DCS系统进行显示、报警、记录。具体实施内容如下：

3.1 PLC逻辑组态

在ETS系统中，利用原有输入信号作为触发条件，进入PLC编程状态，引用输入开关量的逻辑地址，新增组态逻辑，并对输入信号进行报警分级：真空低信号、润滑油压低信号及EH油压低信号等汇总并取名为“就地开关动作报警”;ASP-1及ASP-2信号汇总为“ASP开关报警”。重新组态好的逻辑进行编译、下装，并重新备份保存新的逻辑。至此实现PLC内开关量信号的提取并输出。PLC逻辑组态如图3所示。

PLC逻辑实现DO通道输出后，利用ETS系统内部硬件接线，最终到输出继电器端子排，形成两路输出信号，。

硬件输出图如下：

3.2 将组态的输出信号接入DCS系统

如图4虚线所示，将组态好的输出信号从ETS控制柜的DO输出继电器触点通过敷设信号电缆引至DCS控制柜的DI卡件，从而实现ETS系统与DCS信通的物理连接通道，将信号送至DCS系统进行组态。

3.3 DCS侧画面及报警文件组态

首先对接入DI卡件的信号在DCS上进行建点、配置硬件地址、配置历史存储信息等，这样DCS系统能够采集来自ETS系统的信号并形成历史记录;再将接收的信号点增加至系统操作画面上，使得运行人员能够方便进行监视;最后对DCS系统的声光报警文件进行配置，配置文件如下：

UNIT4：40HSJ21CP301，，1，ETS就地开关动作报警，TSI系统，5，default.wav，1，2

UNIT4：40HSJ22CP301，，1，ASP动作报警，TSI系统，5，default.wav，1，2

将信号加至声光报警系统，当信号发生翻转时，DCS系统能够发出声光报警信号，使得运行值班人员能够及时注意相关的告警信息并进行分析处理。

4 结束语

本项目保证原有ETS系统与DCS系统架构模式不变的基础上，通过低成本的改造方法，将ETS系统的重要参数信号引入DCS进行有效监视。若汽轮机ASP油压出现异常，或者ETS系统就地开关出现误动或故障，运行值班人员都能及时通过DCS操作台画面和声光报警获得信息。不再需要去6.9米电子间就可以观察到报警信号。无论从便利性，还是时效性上，都大大的提高了对重要保护装置的监视能力。切实保证了设备安全运行环境，降低设备故障率提高机组运行安全性。

参考文献

[1] 周芳芳.600MW机组ETS系统成功改造优化.新技术应用与实践，2017.

[2] 魏 东.某机组ETS系统DCS系统一体化改造.中国设备工程，2017.

[3] 王 浩，吴 昊.简析漯河电厂ETS改造.华电技术，2017.

[3] 宋益纯，徐 毅.汽轮机跳闸保护纳入分散控制系统的可靠性分析及优化方案.电力建设，2007.

作者简介：易秉恒，1986年05月，男，汉族，现任国电泉州热电有限公司热控主管，工程师，主要从事火力发电厂热控专业管理方面工作。