DEH IIIA汽轮机控制系统优化＊

富海渊，阮雷钧

（浙能长兴发电有限公司，浙江 湖州 313100）

0 引言

浙能长兴发电有限公司一期2×300 MW机组于2002年12月正式投入运行，汽轮机电调控制采用GE新华控制工程公司的DEH－IIIA高压纯电调系统，系统投运至今已近10年.整套控制系统在运行周期内，总体运行状况稳定可靠.但即使是作为机组投用初期较为先进的汽轮机控制系统，由于受当时的设计理念和技术水平所限，DEH－IIIA系统仍然存在诸多不够完善之处，或者说是系统缺陷，亟待技术人员在生产实践中进行优化.而且随着投运年限的增加，硬件故障率逐渐上升，系统性能逐渐下降.近两年由于电网两个细则的考核标准逐步提高，原DEH－IIIA系统与两个细则考核标准间的矛盾日益凸显.为保证汽轮机电液控制系统的安全运行，同时也能在电网两个细则的考核中取得优良成绩，浙能长兴发电有限公司在机组大修中对DEH系统进行改造，升级优化为GE－新华DEH－V系统.

1 DEH－IIIA汽轮机控制系统不足点

1.1 网络结构不合理

DEH－IIIA系统网络结构（见图1）采用同轴电缆连接方式，上位机操作为 Win－NT.同轴电缆连接方式的总线型网络结构对网络断点的耐受能力非常有限，任何一个同轴电缆上的断点都会影响到整个网络节点间的数据传播，网络的数据传输速率仅能达到10 Mbps.由于上位机硬件配置较低，数据处理能力差，当上位机间进行数据拷贝时，DEH系统与其他系统如DCS系统间的通讯功能无法得到保证，系统通讯报警频发.

1.2 阀门控制回路维护难度大

DEH－IIIA系统的阀门控制回路的核心部件为VCC卡，其零位、满度及偏置的调整通过手动调整VCC卡件面板上的可调电位器来完成，由于参数间的相互影响，调整工作需多次重复方能满足控制要求.VCC卡所采用的可调电位器模拟电路控制方式，不仅使机组在线运行时卡件各项参数容易漂移，且技术人员干预手段极少，无法避免当位移反馈信号出现断线时出现阀门突关情况的发生.

图1 DEH-IIIA系统网络结构图

1.3 系统主保护可靠性低

DEH－IIIA系统中包含的汽轮机主要保护OPC保护系统，虽然在OPC卡的硬件配置上采用了三取二冗余方式，但系统中的重要逻辑参数如汽轮机挂闸、发电机并网和机组功率等采用的是单路信号引入方式.在近几年的现场应用中，由于这些重要保护信号的误动引发的跳机障碍屡见于事故通报.对于长电公司而言，这种可靠性较差的保护信号配置方式同样是一个不容忽视的设备隐患.

1.4 一次调频品质差

由于DEH－IIIA系统中MCP卡对汽轮机转速的测量精度只能达到1 r／min，长电公司一期2台机组的一次调频品质长期无法得到提高，平均动作正确率仅有60%多，与两个细则考核标准的要求差距甚远.

1.5 无法适应厂用电切换

当电气专业进行厂用电A路切换至柴发试验时，DEH控制系统中的主控制单元DPU发生离线脱网现象.对系统进行详细测试，发现DEH－IIIA系统中的机柜电源切换装置配置不合理，电源切换装置的切换电压值低于和主控制单元DPU的最低允许工作电压，DPU工作电源未能被及时切换至备用的B路电源，导致离线情况发生.

1.6 系统散热系统脆弱

在机组运行过程中，个别机柜出现电源模件发热异常，局部温度可达到80℃，在排除了电源故障后技术人员发现导致电源超温的原因在于机柜散热系统的工作不正常.DEH－IIIA系统对每个机柜配备3个连续运行的功率为25 W，风量为1.727 CMM（m3／min）的散热风扇.但由于在风扇的动力回路上未做隔离设计，风扇间的匝间短路等故障无法被阻断，单个风扇的故障往往就导致整个机柜散热功能的失去.

DEH－IIIA系统DPU所配主板因功耗较高，运行时需通过风扇散热，而风扇设计寿命往往无法达到机组的C修周期，风扇停转对DPU主板的正常工作非常不利.

2 DEH－IIIA汽轮机控制系统优化

综合分析以上DEH－IIIA汽轮机控制系统存在的不足和原系统的备件购买与系统维护工作难度的加大，由于DEH－IIIA系统的操作系统与网络结构均已十分落后，兼容同轴电缆网卡的上位机和Win－NT操作系统也已退出主流控制领域，长电公司仪控专业在机组大修期间对原DEH－IIIA系统进行了有针对性的优化.

2.1 将原系统局部升级优化为DEH－V型系统

该项工作内容主要包含主板更换、系统新型网络结构的构建、阀门控制卡的更换和OPC保护系统的调整.

DEH－V型系统（见图2）DPU主板为低功耗设计，无需风扇散热，适应机组的长周期运行.优化后的DEH－V型系统采用以交换机为核心的星型以太网，网速达到100 Mbps.整体控制系统软件环境升级为XDPS－400＋，即上位机操作系统升级为WIN XP，上位机和DPU控制单元应用软件升级为XDPS6.0SP4，I／O通讯站BC卡升级为BCNET卡.由于操作系统与网络结构的改变，优化后的DEH－V型系统选用了性能良好的DELL980服务器，运算速度的大幅提高使上位机完全能够同时满足网络站点间数据拷贝和系统间数据通讯的需要.

图2 DEH-V系统网络结构图

DEH－V型系统以VPC卡取代了原来的VCC卡，通过VPC卡件专用调试程序，在任一 MMI站上都可以实现通过网络通讯方式自动或者手动修改VPC参数，并且技术人员可以在线进行阀门控制卡放大增益（比例）的调整，使阀门工作在最佳状.与VCC卡相比，VPC卡具备断线保护功能，屏蔽故障传感器信号，将故障后果控制在最小范围内.

DEH－V型系统的OPC保护系统采用分站式布置的三取二SDP卡搭建，并更换了与卡件对应的端子板，重要保护信号汽轮机挂闸、发电机并网和机组功率等采用3路信号引入方式.新系统对汽轮机转速的测量精度达到0.1 r／min，优化后机组一次调频品质得到明显提升，平均动作正确率达到80%左右，对两个细则的响应效果非常理想.

2.2 重新匹配机柜电源切换装置

采用新型的170型电源切换装置，匹配切换装置的切换电压高于主控制单元DPU的最低允许工作电压，使DPU工作电源能够被及时切换至备用的B路电源.当电气专业进行厂用电A路切换至柴发试验时，DEH控制系统中的主控制单元DPU未再次发生离线脱网现象.

2.3 修改机柜散热系统动力回路

采用带线保险管座对机柜散热系统进行改造，将原为单路设计的散热风扇动力回路设计修改为3路彼此独立的回路，阻断风扇的相互影响.由于散热系统对卡件能否正常工作影响较大，在管理规程上还应根据风扇的设计寿命结合机组停机情况对散热风扇确定更换周期，

3 系统优化注意事项

（1）细同轴电缆网络的设计允许传输距离为185 m，而双绞线以太网络的设计允许传输距离为100 m，优化时应特别测量现场实际设备布置，必要时可采用光纤作为传播介质.

（2）由于VPC新卡在出厂时卡内无预烧数据组态，在线安装新VPC卡件时阀门会发生切手动现象，因此宜将新卡在机组停役时先进行在线下装组态后再留做备用.

（3）磁阻式转速测量探头在安装条件允许的前提下宜选用阻值较大的型号.现场应用中发现阻值为500Ω的探头其耐干扰能力要远优于阻值为150Ω的探头.

（4）优化后的系统继续沿用部分原系统的旧卡件和端子板，因优化的需要其安装位置往往会发生改变，应及时修改卡件标识和线号，以便于维护人员的辨识.

（5）若采用高速硬盘作为系统历史记录的存储介质，应将该上位机配置为双硬盘结构，并将系统盘和历史文件存储区分配于不同的硬盘，以避免因历史记录的频繁存储的系统崩盘情况发生.

［1］高伟.计算机控制系统第四分册［M］.北京：中国电力出版社，2000：184－187.

［2］国家电力公司发输电运营部.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求［M］.北京：中国电力出版社，2002：166－168.