浅谈丹江电厂测温系统的改造应用

潘炜

摘要：随着数字智能化及计算机技术的发展，自动化产品的开发越来越完善成熟，为了更好的保障机组安全运行，丹江电厂测温系统也必须随之进步与发展，通过对比完成的丹江口水力发电厂发电厂5台机组测温系统改造的现场实际经验，从理论和实际二方面较为具体地论述了基于PLC测温系统的原理、特点，以及在电厂测温系统中的应用及效果。

关键词：水力发电厂；发电机组温度监控；PLC测温系统改造应用

近几年随着水电机组容量的不断增加，机组主要设备的负荷逐渐加大，目前在运的测温系统随着投入时间过长，设备老化，可靠性降低等因素越来越不能满足监控的精确度，甚至可能会造成机组误停机的事故，给机组安全稳定运行带来极大的安全隐患。因此对测温系统改造势在必行。

1 改造前丹江电厂测温系统的组成

温度是发电厂生产过程中的一个重要物理参数，它直接影响生产的安全性和经济性。因此，对温度的测量及准确性就成为电力生产过程中的一个重要工作。丹江电厂发电机组测温系统分别对机组推力、上导、水导轴承及油槽，定子线圈、铁芯，空气冷却器冷、热风，主变等部位进行实时监控。机组的测温系统由测温盘三台温度巡检仪+传感器（热电阻温度仪）的方式组成。

丹江电厂每台机组共有100多个左右测温点，测温传感器在机组内部的分布（以2#机为例 表1）

为了机组运行的安全和稳定性，我厂只在重要的轴承设定停机信号（上导瓦、推力瓦、水导瓦）。而且必须任意两块瓦同时越高高限HH，才会发出停機信号。这样就可以防止机组误停机，确保了机组的正常运行。在别的电场就发生误停机事故，就是因为它是采用的单块瓦停机，（传感器短路、开路或接触不良，造成的温度突变误发信号），我厂的其它的部位只有报警信号发出，可以显示其报警的高限H和高高限HH值。

改造前测温系统构成原理框图见图1，丹江电厂测温系统涵盖了机组轴瓦温度和定子铁芯（线棒）、空气冷却器热风（冷风）、机组主变温度的监控。

改造前的温度巡检仪采用的是南瑞的SJ-40C微机温度检/保护装置，集温度巡检和温度保护功能于一体，被测信号经过多路开关选通，判断热电阻的型号，在进入放大器进行放大后，送入A/D模数转换块变成数字量，在经过单片机CPU进行计算处理。测点由温度巡检仪采集上传到监控，但存在采集相应较慢，采集精度：0.5% 采集数度：16点/秒。而且不能直观显示故障点温度，跳闸组态操作不灵活。并且与监控系统仅仅实现通讯电缆单网通讯，在实际运行中存在抗干扰性较差，通讯连接不上造成数据不能实时上传监控等问题。

传感器（热电阻温度仪）丹江电厂目前采用的是国标化的热电阻：铂热电阻PT100和铜热电阻Cu50（Cu53），引线采用三线制。热电阻温度仪的测温原理是：利用导体和半导体随温度变化电阻而变化，并呈一定的函数关系的特性。

2 改造后测温系统组成

新的测温系统采用GE智能可编程控制器为核心，冗余I/O总线，双机双网配置，测温装置独立，超大的触摸屏能显示所有测点温度，以PLC为核心能实现自定义修改跳闸逻辑，并具备强大的自诊断能力，设备质量和可靠性均比之前有较大提高。

测温系统的配置情况见表2（以2#机为例）

改造后测温系统构成原理框图见图2，丹江电厂所监控的机组设备温度分成两大部分，分别实现对机组轴瓦温度和机组定子铁芯（线棒）、空气冷却器热风（冷风）、机组主变温度的监控。

机组轴瓦相关温度由传感器PT100采集数据分别接入8点模拟量输入模块，该模块将电阻值模拟量转换为数字量，由PLC CPU单元读入该数据，并将该数据与温度整定值进行比较，当机组轴瓦或油温因故障造成温度值越限时，则由PLC CPU单元判断发出报警开出信号，及时通知运维人员或发出停机信号，以免造成烧瓦等重大事故，保护机组轴瓦的安全性。

机组定子铁芯（线棒）、空气冷却器热风（冷风）、机组出口主变压器的温度值由传感器PT100（或Cu50、Cu53）采集数据分别接入SJ-40D测温装置中，由测温装置将电阻值模拟量转换为数字量，并将该数据与装置温度整定值进行比较，当所监视设备故障造成温度值异常时，则由装置与PLC 通讯发出报警信号，及时通知运维人员，保障了所辖设备的安全性。

改造后测温系统网络采用的是双机四网网络连接，见图3。工作中的切换方式采用双主机方式（Active-Active方式），分别在两台服务器上互为主备状态（即Active-Standby和Standby-Active状态）。

采用该连接方式是因为电厂特殊的生产工作环境各种干扰因素较强，控制系统需要在各控制器之间实现实时的、确定性的数据通讯，需要高速的、确定性的数据采集，为保障控制通讯网络能够在高干扰环境中正常工作，通讯网络节点间距离达到10KM，需要在各控制器之间实现实时的、确定性的数据通讯，需要高速的、确定性的数据采集。改造后可以CUP、电源、机架、总线均为热备冗余；完全无扰动切换，切换时间迅速。

结语

自丹江电厂基于PLC测温系统5台机组相继完成改造并投入使用以来，能够较好的实现对机组所管辖部位的监控，现场的温度值显示查阅更为便利，抗干扰能力有了较大的提升，系统运行稳定，减少了工作人员的维护量。