300MW机组DEH控制系统升级改造

大唐户县第二热电厂 康 乐



300MW机组DEH控制系统升级改造

大唐户县第二热电厂 康 乐

【摘要】大唐户县第二热电厂1号300MW机组2005年投运生产，DEH系统采用Ovation Unix 1.7分散控制系统，至今运行10年多，存在电子元器件逐渐老化，故障率越来越高，备件难以购买，原网络设计可靠性不高，系统人机交互性差，操作步骤繁琐，维护难度大等隐患，导致系统的可靠性逐步降低。2015年10月该厂在机组大修期间，将DEH系统升级改造成Ovation 3.5.0系统。本文主要论述了改造方案及具体施工过程，讲解了改造后的系统软硬件配置情况，总结了升级改造过程中成功的经验和改造中发现的问题，给出了这些问题的解决办法，供其他机组DEH升级改造参考。

【关键词】300MW；DEH系统；Ovation控制系统；升级改造

1.改造提出的背景及改造的必要性

1.1DEH系统原配置情况

大唐户县第二热电厂1号机组DEH系统原采用艾默生的Ovation Unix 1.7分散控制系统。控制站DROP41和DROP42是DEH系统，DROP43是ETS系统，DROP44是MEH系统。原系统的控制器是OCR161。配置1台工程师站兼历史数据服务器DROP200，配置两台操作员站DROP210和DROP211。工作站采用SUN公司的Blade150机器。网络配置是双网冗余配置，但每个控制器与交换机仅有一条通讯网络。

1.2DEH系统升级可靠的必要性

1.2.1系统备件（除I/O卡件）市场上难以购买

原Ovation系统工作站采用SUN公司的Blade150机器。但是电子技术和IT业的迅猛发展，如今工控行业领域，不但Blade150工作站成为淘汰的技术。而其替代产品Ultra45系列工作站也已经停产。其后续产品的使用并不像原有的那样方便。Solaris平台在备件采购，硬件维护上越来越困难和昂贵。与此相反，Windows平台依靠使用简单、维护方便、界面友好、功能强大、以及越来越高的稳定性逐渐确立了在过程控制领域应用的主流地位。因此，Ovation系统升级到Windows平台是非常必要的。

1.2.2系统目前为单网，存在一定威胁，需要加强系统安全性

目前Ovation系统中的每个控制器采用单网与交换机相连，一旦由于交换机故障或者网线接头松动，DPU 则会立刻切换到备用DPU， 在故障未解除之前，机组是单DPU 运行，造成整个控制系统可靠性降低。采用Windows平台后，可以使用DPU上的双网口，配置成为双网数据高速公路系统，提高了整个系统安全性。

1.2.3电源模件和工作站连续运行10年多，电子元器件老化，故障率越来越高

Ovation系统的电源模件和工作站一直连续运行了近10年，电子元器件老化，容易产生模块故障导致控制器失电或工作站死机、蓝屏、无法启动等故障。已发生过工作站CPU温度高报警无法启动的故障。

1.2.4热控人员对Solaris平台上的Unix系统使用不熟练，系统维护难度大

Solaris平台上的Unix系统部分操作需要输入代码进行，人机交互性差。长时间不操作，容易遗忘，有误操作的风险。且Ovation系统版本为Ovation Unix 1.7，软件集成度不高，操作步骤繁琐，逻辑修改操作稍有不慎，容易产生逻辑页丢失，可靠性不高。

2.DEH系统升级改造的总体方案

经过前期充分的调研和多种方案的反复论证，本着安全可靠、经济高效的原则，DEH控制系统改造方案最终确定为：

2.1控制器升级

原OCR161控制器升级为OCR1100控制器，OCR1100控制器是双网，达到网络冗余。

2.2电源模块升级

原电源模块改造为4块220VAC转24VDC电源模块，两块为一组，共两组构成冗余电源，左侧空开接UPS电源，右侧空开接保安段电源。每一组电源都能够独立保证整个系统的供电需求。

2.3网络柜升级

网络柜中将交换机更换为CISO 2960+，共两个交换机，分别为ROOT和BACKUPROOT交换机互为冗余。220VAC电源切换装置还是用原来的APC切换装置，切换后的电源分别提供给两台交换机。原来系统的网络是单网，改造后的网络是双网，每对控制器分别有两个网口（N2和N3）分别连接到ROOT和BACKUPBOOT交换机，保证任何一个网口离线或任何一个交换机离线都不会影响到系统的正常运行。所有的网线全部更换为新网线，旧网线保留原位置不变，作为备用网线。

2.4工作站升级

原控制系统平台使用的是Unix系统，改造后的服务器兼历史站使用的是Dell T320，系统是Windows2008 server，操作员站DROP210和DROP211使用的是Dell9020，系统是Win7系统。控制软件是Ovation3.5.0。

因I/O卡件市场还可以进行购买，且暂未发生卡件故障导致事故发生的情况，为减少改造的难度，节省升级改造费用，缩短升级改造工期，本次升级改造过程不进行升级更换。

3.施工调试方案的确定与实施

3.1软件备份与组态升级

合同签订后，项目负责人就积极与厂家技术服务人员沟通施工调试的具体方案。为减少现场施工的风险和难度，缩短升级改造工期，施工方案确定软件的备份应在机组停运前进行，并交由厂家技术服务人员在生产车间进行组态升级，并通过仿真试验测试逻辑的正确性。系统软件和组态逻辑也会在生产车间提前安装到升级后的工作站，并经测试确保正确率100%。

3.2供货设备的验收

应在机组停运前，积极催促联系厂家尽早发货。供货设备到厂后，应及时组织开箱验收，除对设备的完整性，安装的规范性进行检查外，还应附属的设备资料，如装箱清单、合格证、保修卡、程序光盘、使用说明书等进行核查。

3.3制定详细周密的工程计划

应与厂家沟通工程量，并结合机组设备的启停时间，确定工程的重要工作节点时间。应明确旧设备拆除、新设备安装、网络互通、控制系统上电、I/O信号核对，基本功能性测试、基本性能测试等时间节点，确保整个工程的工期。

3.4现场施工过程及调试

（1）对原Ovation系统的控制器、电源模块、网络交换机、工作站等设备进行拆除，拆除时应对连接线和旧设备做好标识。

（2）安装新Ovation系统的控制器、电影模块、网络交换机、工作站等，并重新敷设通讯电缆，敷设电缆时应注意与强电信号电缆隔层敷设。

（3）对工作站和控制系统上电，上电前应测试系统的接地，确保接地符合规程要求。应检查控制器、I/O模件、网络设备连接正确可靠。还应检查供电电源，确保供电电压和单侧电源的一致性。接入电源只有两路（即火线和零线），该两路电源应按接线柱上的标识连接。如果接反的话，电源的开关无法关断火线，电源模块会在关断的状态下带电。

（4）系统上电后，应应检查系统设备是否运行正常，是否有异音异味等，如果有异常，立即关电，查找原因。应测试各电源模块的输出电压24VDC，测试每个分支BASE的24VDC辅助电压，如果没有电压，检查位于ROP上的两个黑色辅助24V输入、输出保险丝是否已被熔断。

（5）检测试验。上电后应对网络进行通讯检测，确保各设备连接正确可靠。还应对I/O信号进行测试，因本次改造未进行卡件端子板的更换，只是对重要的I/O信号进行了抽检，确保信号显示正确，报警信息正常。

（6）基本功能试验。应对工程师站组态、系统点生成、图形生成器等功能进行测试。对历史站的存贮与检索功能进行测试，对打印功能进行测试等。

（7）基本性能试验。应对系统进行冗余性能试验，如控制器

冗余切换试验、电源冗余切换试验、网络冗余切换试验等。还应对系统的实时性、响应时间、存储余量和负荷率、抗干扰能力、模件处理精度等性能进行测试。

（8）DEH仿真试验。通过汽机冲转、暖机、阀门切换、103%超速OPC动作试验，同期并网、升负荷、单顺序阀切换等仿真试验，进一步检查了逻辑、画面、系统的正确性。

4.改造中发现的问题及处理过程

施工过程中，发现原DEH系统与DCS系统时钟不统一、原DEH系统的网络交换机供电不可靠、 原DEH系统机柜风扇电源不合理、原DEH系统网络柜风扇电源不合理、小机低压主汽阀阀门振荡等问题，后来经过合适的处理，这些问题都一一解决。

5.结束语

大唐户县第二热电厂#1机组DEH系统升级，经过制定科学完善的施工调试进度计划，细致的到货验收，辛勤的改造施工，后期严格的系统试验，圆满的完成了本次Ovation系统的升级改造工作。改造后机组与2015年11月底正式并网运行，并网后控制系统运行平稳，各项指标均符合规程要求，完全达到了预期的改造目标。随着机组的自动化程度、控制系统的可靠性要求越来越高，很有必要对上网较早的控制系统进行升级改造，以确保控制系统适应机组安全、可靠、快速响应、经济上的要求。本改造工程的成功实施，对现役机组的控制系统的升级改造有较强的借鉴意义。