和利时MACSV6控制系统SM系列硬件在台电应用存在的问题和对策

唐　麟

(广东国华粤电台山发电有限公司，广东 台山 529228)



和利时MACSV6控制系统SM系列硬件在台电应用存在的问题和对策

唐麟

(广东国华粤电台山发电有限公司，广东 台山 529228)

进入21世纪以来，随着世界电力设备制造技术水平的发展，火力发电机组的容量不断提高，高参数、大容量的机组越来越多，机组参数已由亚临界提高到超临界和超超临界，单机容量已提升到1 000MW级水平。2011年，国华台山6#机投入商业运行，标志着国产分散控制系统在1 000MW火力发电机组的成功应用。针对国产和利时MACSV6DCS控制系统硬件设计、功能等方面的应用情况，例举了应用中出现的有代表性的问题。

分散控制系统(DCS)；MACSV6；SM系列硬件

在国内电力行业中，国产DCS在300MW级及相当级别机组的应用已比较广泛和成熟，国内600MW级机组有成功应用的业绩并正在推广中，但在1 000MW级机组领域却一直没有工程应用业绩，缺乏1 000MW级超超临界机组应用业绩与控制策略的设计、工程实施方面的经验。已经建成投产的1 000MW级火电机组全部采用国外的主流DCS，这说明了国产DCS在1 000MW级超超临界机组控制领域的受限性,同时也制约了我国电力行业控制系统的国产化和自主化的发展。

国产DCS经过多年对进口DCS的消化吸收、自身研发与努力，国产DCS近年已取得了长足的进步与发展。国华台电二期2×1 000MW机组(6#、7#机组)最终选用杭州和利时公司的HOLLIAS-MACSV6国产DCS,并同期开展国产DCS首次应用的科技攻关,成功实现了国产DCS在1 000MW火力发电机组的首次应用。

1　国华台电国产DCS概况

国华台电国产DCS采用杭州和利时自动化有限公司的MACSV6V6分散控制系统，6#机组于2011年3月29日投产，7#机组于2011年11月24日投产。

该工程DCS采用Client/Server体系结构，控制管理网络采用2层结构、星型连接、双冗余配置。控制网络和管理网络的分离设置有利于交换机设备故障的风险分散，同时大大减少了数据处理量和网络上的拥塞。远程控制站采用1 000M以太光纤接入系统。在这种体系结构下，DCS具有很好的灵活性和功能的可扩充性，同时服务器提供的实时数据库服务、I/O服务、历史库服务、报表打印服务等多种服务组件模块结构可以实现软件的灵活配置和功能分散，其网络结构如图1所示。

图1　国华台电国产DCS网络结构

2　存在问题和解决方法

台电二期DCS是国产DCS在国内1 000MW机组的首次应用。台电技术人员在杭州和利时公司经历了系统硬件成套、逻辑编写、画面绘制、逻辑联调等全部阶段，并根据在各阶段中发生的问题，形成了问题台账。通过对问题台账的分析，MACSV6控制系统在实际应用中，包括设计、安装、维护等环节，仍存在些许问题和漏洞[1]。

2.1硬件质量问题

2009年6月21日，MACSV6硬件在正常拷机情况下，1#域21#站1#机笼发生故障，该机笼中安装的卡件“正常状态”灯闪烁，显示无法与控制单元建立通讯；同时在操作员画面上，该机笼中安装的卡件状态也显示为故障。同年7月8日，0#域10#站2#机笼也发生机笼故障情况，现象与6月21日一致。和利时公司对故障机笼进行更换，并对机笼故障原因进行检查，检查结果为机笼背部和卡件电路板故障，导致硬件出现上述问题。

2009年10月7日，MACSV6硬件在正常拷机情况下，1#域29#站8#开关量采集卡件3通道发生故障，在没有接线的情况下，通道在“0”与“1”间频繁跳变。同年10月23日，1#域56#站10#卡件1通道也出现了通道故障，现象与10月7日一致。当MACSV6控制系统在台电进行系统复原通道测试过程中，也先后发生了7起不同卡件故障的情况。和利时公司对故障卡件进行更换，并对卡件故障原因进行检查，原因是卡件电路板上元件故障，导致出现上述问题。

2.2硬件功能问题

在MACSV6控制系统SOE卡件功能出厂测试时，就地采用SOE发生器以1ms时间间隔先后触发开关量信号，测试对象为不同机柜不同卡件，系统校时采用硬校时方式。SOE记录结果所测试的开关量信号顺序紊乱，再次进行了3次试验，同样发生了信号顺序紊乱情况。和利时公司对SOE卡件进行检查后，回复为SOE卡件校时失败，各SOE卡件内毫秒级时间不同步，导致信号触发时，系统打上的标签错误，而SOE记录显示是针对事件时间先后判断来进行排序，故造成了顺序紊乱情况。

通过查阅MACSV6硬件说明书，发现SM系列硬件通过接受GPS校时脉冲对各个SOE端子排进行校时。每个SOE端子排内有毫秒时钟，当信号触发时，时间标签由SOE端子给出的时间毫秒级和主控单元给出的小时、分钟、秒级标签组成。这种校时方式存在一定的不合理性，当某个SOE端子排校时失败时，该端子排内毫秒时钟与系统时钟不同步，触发事件的时间标签不正确，就会出现在事件记录中顺序错误的现象；并且SOE端子排校时失败后没有任何报警，无法对SOE时间错误问题及时处理[2]。

SM系列硬件开关量采集卡件访问电压是直流48V，技术人员在进行开关量通道测试时，发现当开关量正端接地时，该开关量通道由“0”变“1”，与信号正常导通情况一致，并且无报警。技术人员查阅SM系列开关量卡件(SM618)电路图，如图2所示，发现SM618负端设计与大地连接，信号正端接地时与信号正常导通其实一致，通道会正常导通。

未修改前，开关量输入信号导通时，即An与Bn导通，由于Bn与大地是导通，在发光二级管两端产生了48V电势差，发光二极管工作，开关量由“0”变“1”。由图2可以看出当An端接地时与信号正常导通的效果相同，且系统无法给出接地报警，不能辨别出是信号正常动作还是接地造成的[3]。

和利时公司针对该情况对卡件电路进行了修改，将Bn悬空，与大地断开，如图3所示。

修改后，开关量输入信号导通时，即An与Bn导通，An处于悬空，发光二极管两侧产生48V电势差，开关量由“0”变“1”；该情况避免An端接地导致信号导通，造成设备误动作的情况。

图2　未修改前开关量采集卡件(SM618)电路

图3　修改后开关量采集卡件(SM618)电路

虽然和利时对硬件进行了修改，但修改后，仍然存在以下问题：

1) 机柜中所有开关量采集的负端采用短接方式汇于一点，所以机柜中任意开关量采集信号的负端接地后，将会导致机柜内所有卡件又“恢复”成正端接地信号导通的情况。

2) 当出现开关量采集双端同时接地时，信号还是会导通。

对于DCS厂家在硬件功能设计上应该了解用户需求，加强市场需求调查；在硬件功能设计上采用合理方法，使系统具有良好的故障判断和抗故障能力，同时走出“求稳而不求优”的传统观念[4]。

3　优化意见

上述列举的都是影响设备正常运行、使用过程中所遇到的问题。以下提出几点优化意见，可供DCS生产厂家参考：

1)针对卡件、机笼等硬件，对其使用的电子元件等原材料质量进行严格把关，避免采用质量差或非主流厂家生产的原器件；加强卡件等硬件出厂时的质检强度，有效地提高硬件的使用周期和寿命。

2)可考虑取消SOE模块本身的毫秒级时钟，在DPU、历史服务器上增加毫秒时钟，并通过网络对时方式使每个DPU内与历史服务器进行毫秒级对时。在软校时方式下，服务器不接收GPS的校时脉冲，以服务器→DPU→时间标签的方式进行记录；在硬校时方式下，以GPS→服务器→DPU→时间标签进行记录。在这种校时方式下，一旦出现GPS与服务器校时失败时，SOE的毫秒级时间也能统一。在事件时间正确性和事件循序两者之间，将事件循序放在第一位，确保机组发生异常情况下对事件分析的准确性[5]。

3)增加开关量采集卡件对信号接地的判断功能，确保开关量动作的正确性。因为很多沿海电厂环境潮湿、雨水频繁，极易造成开关量信号接地，存在一定的逻辑误动可能。通过开关量接地判断功能，可以闭锁开关量逻辑，解决电缆接地而造成的逻辑误动，提高DCS逻辑动作的准确率。

4　结　语

DCS在火力发电行业的普及，使得机组的自动化水平得到巨大提升，在应用过程中出现问题是正常的。在设备日常运行时，维护人员应加强巡检力度，提前制定问题处理方案，对发生的问题理智分析，谨慎处理，并且认真评估硬件使用周期，将问题扼杀在萌芽状态。

[1]李生光.国产DCS在大型机组上的应用技术评价[J].电力建设,2009,30(5):71-73.

[2]王春.浅谈DCS可靠性分析与策略[J].机械与电子,2010,7(1):39-42.

[3]秦宇飞，白焰，王潇，等.电厂数据通信接口的设计与实现[J].电子自动化设备,2010,30(6):127-129.

[4]苏敬芳，赵娜， 钟超.INFI90系统在600MW机组供热系统改造中的应用[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2014，10(2)：167-170.

[5]杭莉莉.超超临界机组自动化成套控制系统总体规划设计研究[J].华东电力,2010,38(7):1001-1003.

(责任编辑魏静敏校对佟金锴)

ProblemsandSolutionsofHollysysMACSV6ControlSystemSMSeriesHardwareUtilizedinTaishanPowerPlant

TANGLin

(GuangdongGuohuaYuedianTaishanE1ectricPowerCo.Ltd,Taishan529228,GuangdongProvince)

Sinceenteringthe21stcentury,therearemoreandmoreunitswithsupercriticalandultrasupercriticalincreasedfromsubcritical,andstand-alonecapacityupgradedto1000MWlevelwiththedevelopmentoftheworldpowerequipmentmanufacturingtechnologylevel.In2011,itmarkedthesuccessfulapplicationofdomesticDistributeControlSysteminthe1000MWthermalpowergeneratingunitthattheNo.6UnitinGuohuaTaishanwasputintocommercialoperation.Inthepaper,somerepresentativeproblemswereillustratedthatemergedduringtheapplicationofthedomesticHollysysMacsV6DistributeControlSysteminregardtoitshardwaredesign,functionandsoonandcorrespondingsolutionswerepresented.

DistributeControlSystem(DCS);MACSV6;SMSeriesHardware

2015-09-16

唐麟(1981-)，男，湖南株洲人，工程师。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.03.014

TM621

A

1673-1603(2016)03-0258-04