在线更换TPS02卡件风险分析及控制措施

文/陈刚

1 TPS02卡件简介

河源电厂一期工程的DCS采用ABB公司的Symphony系统，其中DEH（汽轮机数字式电液控制系统）部分也采用Symphony硬件实现软硬一体化控制。。

TPS02卡件是一种DEH系统专用的特殊IO卡件，每块卡件内部具有独立的CPU控制器。它采集的主要信号有：转速、发电机有功功率、中压排汽压力、汽机挂闸、并网。根据这些信号，通过板载CPU自行计算，可以直接输出功率负荷不平衡保护、OPC动作、跳机等重要保护。另外，TPS02卡件可以作为IO卡件将板载信号通过总线通讯发送给主控制器进行处理。出于安全考虑，共配置3块TPS02作为冗余卡件，每块TPS02卡件的信号完全相同，如果不同卡件上的信号有异，则使用三取二或三取中原则。

2 河源电厂使用情况

我公司#1机组投产至2018年，已使用约10年时间。2018年一年时间内，该机组TPS02卡件总共出现3次故障情况。第一次为卡件上的转速信号异常波动；第二次为卡件的扩展总线接口芯片故障导致整个#52机柜内部所有总线通讯信号错乱，设备乱动，甚至跳机；第三次为板载所有信号失效变为0。

可见，随着使用时间变长，卡件本身可靠性会下降。由于TPS02卡件上的信号对DEH系统至关重要，并网、挂闸信号的异常翻转甚至会直接导致跳机，因此，必须制定一套安全、可靠的方案，来及时对TPS02卡件进行在线更换。

3 卡件更换方案分析

DEH内部的控制逻辑环环相扣，牵一发而动全身。同一个信号，会有多处引用，重要信号甚至几十个地方使用，把所有板载信号相关的联锁保护暂时退出，同时不因保护退出导致拒动，造成设备损坏，难度很大。通过对DEH控制逻辑反复的分析与讨论，应从以下几个方面着手。

3.1 挂闸信号翻转

后果：

（1）汽轮机运行信号、TV/GV切换等信号复位；

（2）协调控制模式退出；DEH系统变为本地控制；

（3）DEH控制的目标值、设定值清零；

（4）阀位参考信号（Reference）清零；

（5）所有伺服阀控下的阀门指令清零；

（6）触发跳闸；汽轮机甩负荷，变成电动机运行。

处置方案：如果同时2个TPS02卡件上的挂闸信号发生翻转，所有阀门关闭，所有阀门指令变为0，汽轮机运行信号复位，此时直接进行打闸操作。

3.2 并网信号翻转

后果：

（1）系统认为机组脱网运行，触发OPC保护动作，DEH控制切换至转速控制回路；

（2）调门会全开或全关；

（3）并网信号消失联关四抽电动门；

（4）并网信号消失联开汽机侧疏水阀；

（5）就地OPC电磁阀动作。

处置方案：拔除TPS02卡件自带OPC动作硬回路继电器；拔除OPC电磁阀线圈；DEH切换至手动控制方式，切除解列甩负荷保护；将电超速动作值修改为3030，防止卡件更换期间实际发生解列甩负荷，如发生甩负荷立即出发电超速动作，清零指令关闭阀门，同时立即打闸；为防止四抽电动门关闭提前将小机汽源切换至辅汽联箱；提前将汽机侧疏水阀切换至手动控制状态；如在卡件更换期间发现并网开关实际断开，立即手动打闸。

3.3 转速信号故障

后果：机组退出调频回路；失去103%转速保护。

处置方案：影响较小，不做特别预防。

3.4 上述第2条与第3条同时发生

后果：如发生以上情况，DEH系统触发跳闸逻辑，并以及如下联锁保护：

（1）TPS02卡件自带超速保护；

（2）DEH跳闸至ETS硬接线保护；

（3）所有阀门的TRIP BAIS指令；

（4）阀位参考清零。

此时强行保住机组运行状态，会使汽轮机进入电动机模式运行。此时只能快速通过逻辑复位跳闸指令，手动恢复机组正常运行状态。

处置方案：转速故障和脱网信号同时触发时，操作人员根据机组重要参数判断是否需要打闸操作。如参数变化不大，则在热工人员复位跳闸指令后，立即手动输入一个指令，开启阀门。

3.5 功率、中压排汽压力信号变为坏质量

后果：功率信号故障，有可能触发高排压比低跳机保护。

处置方案：在ETS侧退出高排压比低跳机保护。

4 结语

电厂工作，安全最重。如有必要在线对TPS02卡件进行更换，必须反复核对控制逻辑中的所有信号，确保相关操作不会导致机组跳闸。特别要注意并网信号与挂闸信号是否翻转以及其后果，并提前做好预案应对突发状况。