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　　摘要：本文詳細(xì)介紹了納雍發(fā)電總廠4號(hào)300MW機(jī)組OPC超速保護(hù)系統(tǒng)改造方案、試驗(yàn)情況，可供貴州電網(wǎng)同類型采用新華DEH系統(tǒng)的火電機(jī)組提供參考，在保證設(shè)備安全前提下使機(jī)組適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需要。
　　
　　■前言
　　
　　2005年6月9日，貴州電網(wǎng)公司組織召開(kāi)了“落實(shí)火電機(jī)組超速限制（OPC）調(diào)整方案及實(shí)施計(jì)劃”會(huì)議，會(huì)議指出今年貴州電網(wǎng)向廣東送電期間高峰電力將達(dá)到380萬(wàn)千瓦，在復(fù)雜故障情況下可能出現(xiàn)高肇直流雙極閉鎖的同時(shí)貴州電網(wǎng)與南方電網(wǎng)振蕩，即使采取切機(jī)措施，動(dòng)態(tài)過(guò)程中貴州電網(wǎng)頻率仍有可能超過(guò)51.5Hz（對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)OPC動(dòng)作轉(zhuǎn)速3090rpm），屆時(shí)具有OPC功能的火電機(jī)組將同時(shí)關(guān)調(diào)門壓出力，從而導(dǎo)致電網(wǎng)失控。經(jīng)測(cè)算，電網(wǎng)頻率波動(dòng)超過(guò)51.5Hz時(shí)間小于1秒，因此，會(huì)議要求貴州電網(wǎng)所有300MW以上機(jī)組在掛網(wǎng)方式下OPC功能延時(shí)3S動(dòng)作。
　　
　　納雍發(fā)電總廠一廠4×300MW機(jī)組汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)均采用新華控制工程公司生產(chǎn)的DEH－IIIA，二廠4×300MW機(jī)組則采用新華公司的DEH－V。DEH－V系統(tǒng)中OPC超速保護(hù)采用了具有一體化測(cè)量和保護(hù)功能的智能轉(zhuǎn)速測(cè)量保護(hù)卡（SDP卡），可通過(guò)重新燒制SDP卡EPROM程序?qū)崿F(xiàn)。而DEH－IIIA系統(tǒng)OPC功能則由純硬件電路組成，其103％超速保護(hù)邏輯及2/3邏輯均采取硬件門陣列可編程邏輯電路的方式固化在印制電板上，硬件不支持增加時(shí)間延時(shí)功能。為使機(jī)組在保障設(shè)備安全的前提下適應(yīng)電網(wǎng)要求，需對(duì)一廠＃1～＃4機(jī)組OPC功能進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)機(jī)組掛網(wǎng)OPC延時(shí)3S動(dòng)作功能。
　　
　　■機(jī)組OPC功能現(xiàn)狀
　　
　　1.OPC超速保護(hù)系統(tǒng)組成及原理
　　
　　納電＃1～＃4機(jī)OPC超速保護(hù)硬件回路原理圖如圖1：　　
　　MCP-OPC卡是一種高性能智能型的高速采樣轉(zhuǎn)速測(cè)量卡，它于DEH系統(tǒng)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量、基本控制和超速保護(hù)，并對(duì)測(cè)得的實(shí)際信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。三塊MCP-OPC同時(shí)使用，并與OPC卡連接，組成獨(dú)立的硬件三選二超速控制與超速保護(hù)。
　　
　　OPC卡按照OPC超速控制與保護(hù)邏輯，根據(jù)MCP卡給出的轉(zhuǎn)速（狀態(tài)）信號(hào)，中壓排汽壓力（IEP）及外部開(kāi)關(guān)量并網(wǎng)信號(hào)BR、掛閘信號(hào)ASL、超速試驗(yàn)信號(hào)等，以純硬件電路邏輯，完成以下功能：
　　
　?。?）超速指示與動(dòng)作記錄
　　
　?。?）超速控制（103%超速）
　　
　?。?）超速保護(hù)（110%超速）
　　
　?。?）甩負(fù)荷防超速保護(hù)（IEP>30%）
　　
　　（5）超速試驗(yàn)
　　
　?。?）OPC切除和電磁閥試驗(yàn)
　　
　　OPC動(dòng)作時(shí)，OPC端子板同時(shí)輸出兩路動(dòng)作指令，其中一路同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)OPC繼電器，輸出兩路信號(hào)使兩個(gè)OPC電磁閥（110VDC常閉）被激勵(lì)（帶電）打開(kāi)，使OPC母管油液泄放，相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸荷閥快速開(kāi)啟，迅速關(guān)閉所有GV、IV。
　　
　　從OPC端子板輸出的另一路OPC指令到高、中調(diào)門的8塊VCC卡（閥門控制卡，于閥門伺服系統(tǒng)控制，每塊VCC卡控制一個(gè)調(diào)門），通過(guò)硬件回路清除調(diào)門指令，關(guān)閉所有GV、IV。
　　
　　另外，DEH組態(tài)有3選高的轉(zhuǎn)速信號(hào)大于3090rpm時(shí)，強(qiáng)制所有GV、IV閥門開(kāi)度輸出為0邏輯（見(jiàn)圖2），通過(guò)VCC指令關(guān)調(diào)門，但作用相似。　　2.OPC動(dòng)作條件
　　
　?。?）任何情況下，只要有兩路以上的轉(zhuǎn)速n>103%信號(hào)到OPC卡，OPC卡即送出OPC動(dòng)作開(kāi)關(guān)量指令，使DEH系統(tǒng)中OPC動(dòng)作，關(guān)高、中壓調(diào)門，防止汽機(jī)超速。
　　
　　（2）當(dāng)負(fù)荷>30%，（即中排壓力IEP>30%）的情況下，機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷，油開(kāi)關(guān)動(dòng)作，則不等轉(zhuǎn)速上升到103%，OPC即提前動(dòng)作，更加有效地防止超速。
　　
　　■改造方案
　　
　　從OPC組成結(jié)構(gòu)分析，明確改造主要技術(shù)路線：在OPC出口增加繼電器回路實(shí)現(xiàn)掛網(wǎng)延時(shí)功能；更改OPC硬回路清調(diào)門指令接線；同步修改DEH組態(tài)相關(guān)邏輯。　?。?）增加一塊3取2繼電器端子板（見(jiàn)圖3），將現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的三路掛閘信號(hào)、三路并網(wǎng)信號(hào)改接進(jìn)3取2板后再擴(kuò)展出獨(dú)立的單個(gè)信號(hào)接回原端子；3取2后的掛閘和并網(wǎng)信號(hào)送到OPC卡代替原單信號(hào)；　?。?）從OPC卡端子板的OPC信號(hào)出口用繼電器搭設(shè)硬控制回路（見(jiàn)圖4），實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)狀態(tài)OPC延時(shí)3秒動(dòng)作、脫網(wǎng)狀態(tài)無(wú)延時(shí)出口功能。
　　
　　回路說(shuō)明：
　　
　　J1、J2：OPC動(dòng)作繼電器，型號(hào)OMRONMK3P2－S，線圈24VDC，3常開(kāi)3常閉。
　　
　　TJ：時(shí)間繼電器（新增），型號(hào)OMRONH3Y－2，線圈24VDC，2常開(kāi)2常閉，常開(kāi)接點(diǎn)延時(shí)3S閉合。
　　
　　BR：3取2后的并網(wǎng)信號(hào)（常開(kāi)），來(lái)自新增3取2端子板，與OPC_1信號(hào)串接后驅(qū)動(dòng)時(shí)間繼電器TJ；
　　
　　BR：脫網(wǎng)信號(hào)，為BR信號(hào)的反狀態(tài)（常閉），來(lái)自新增3取2端子板，與OPC_2信號(hào)串接后直接驅(qū)動(dòng)OPC繼電器J1、J2。
　　
　　改造后OPC超速保護(hù)硬件回路如圖5：
　　
　?。?）將OPC硬回路清除VCC卡指令信號(hào)改由OPC動(dòng)作繼電器2的備用常開(kāi)接點(diǎn)輸出，保證OPC動(dòng)作與硬件清調(diào)門指令一致性（見(jiàn)圖5）。　?。?）在DEH控制組態(tài)中增加并網(wǎng)狀態(tài)OPC延時(shí)3秒動(dòng)作、脫網(wǎng)狀態(tài)無(wú)延時(shí)出口邏輯（見(jiàn)圖6），保證OPC動(dòng)作與軟件邏輯清調(diào)門指令一致性。　?。?）取消DEH組態(tài)中負(fù)荷突變60MW切DEH手動(dòng)功能，電網(wǎng)甩負(fù)荷或振滿時(shí)，負(fù)荷變化大，DEH一切手動(dòng)。（手動(dòng)時(shí)若OPC動(dòng)作，則調(diào)門不再開(kāi)啟，除非運(yùn)行人員手操開(kāi)啟。）
　　
　?。?）在DEH控制組態(tài)中增加OPC動(dòng)作切除功率回路和調(diào)壓回路邏輯。
　　
　　■試驗(yàn)情況及改造效果
　　
　　利用機(jī)組停運(yùn)時(shí)間，在4號(hào)機(jī)首*行了改造，實(shí)施完成后鍋爐點(diǎn)火前進(jìn)行了靜態(tài)試驗(yàn)：掛閘汽機(jī)，手動(dòng)開(kāi)啟高壓調(diào)門和中壓調(diào)門開(kāi)度在15％；用Fluke725信號(hào)發(fā)生器同時(shí)給3塊MCP－OPC卡送頻率信號(hào),模擬汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上升。分別模擬脫網(wǎng)103％超速、掛網(wǎng)103％超速、甩負(fù)荷試驗(yàn)3種工況，對(duì)OPC硬控制回路、OPC動(dòng)作硬回路清除VCC卡調(diào)門指令、邏輯組態(tài)103％動(dòng)作清除調(diào)門指令3個(gè)回路單獨(dú)進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)合格。
　　
　　在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行了動(dòng)態(tài)試驗(yàn)：汽機(jī)沖轉(zhuǎn)到3000rpm后，進(jìn)行了機(jī)組甩負(fù)荷OPC動(dòng)作試驗(yàn)、掛網(wǎng)狀態(tài)103％超速OPC延時(shí)3S動(dòng)作2項(xiàng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)均成功，調(diào)門動(dòng)作正常，達(dá)到了預(yù)期效果，＃1～＃3機(jī)組待停機(jī)機(jī)會(huì)再行實(shí)施。
　　
　　■需注意問(wèn)題
　　
　　（1）由于OPC功能屬于汽輪發(fā)電機(jī)組重要保護(hù)，實(shí)施工作包含對(duì)OPC硬件控制回路和軟件控制組態(tài)兩方面的改進(jìn)，且涉及到多個(gè)主要保護(hù)設(shè)備（AST繼電器、OPC繼電器、OPC卡、VCC卡）和重要信號(hào)（掛閘ASL、油開(kāi)關(guān)并網(wǎng)BR、103％超速、AST等），在機(jī)組運(yùn)行中實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)極大，可能導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，或情況下的超速保護(hù)拒動(dòng)，必需在機(jī)組停運(yùn)時(shí)才能實(shí)施。
　　
　?。?）OPC卡及VCC卡硬件中掛閘、并網(wǎng)信號(hào)都只有一個(gè)通道，原設(shè)計(jì)只取了一路現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)OPC和VCC卡，存在單個(gè)信號(hào)不可靠可能帶來(lái)的安全隱患。使用三選二端子板將掛閘和并網(wǎng)信號(hào)經(jīng)硬件3取2邏輯后輸出，可從根本上消除這一重大隱患。
　　
　　（3）由于有3條途徑均能實(shí)現(xiàn)全關(guān)調(diào)門，必須保證各條途徑OPC動(dòng)作的一致性。因此硬回路清VCC卡閥門指令和DEH組態(tài)邏輯清調(diào)門指令必須與OPC卡出口指令保持同步。
　　
　?。?）硬控制回路接線時(shí)正負(fù)極注意不能接錯(cuò)；不同電壓等級(jí)的信號(hào)不能并接使用，否則會(huì)導(dǎo)致回路動(dòng)作不正確。
　　
　　（5）時(shí)間繼電器設(shè)定時(shí)間的撥盤容易被誤動(dòng)，應(yīng)用膠或臘進(jìn)行固定。
　　
　?。?）靜態(tài)試驗(yàn)應(yīng)各個(gè)回路單獨(dú)進(jìn)行，試驗(yàn)前需先屏蔽其它OPC動(dòng)作回路，才能檢驗(yàn)每個(gè)回路改造后的動(dòng)作情況。
　　
　?。?）調(diào)門控制卡VCC只有在自動(dòng)狀態(tài)才接受DEH閥門指令，因此，在進(jìn)行邏輯組態(tài)103％動(dòng)作清除調(diào)門指令試驗(yàn)時(shí)，需將DEH手操盤手動(dòng)鑰匙開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)位置，否則會(huì)出現(xiàn)GV、IV指令到零但閥門不動(dòng)作現(xiàn)象。
　　
　　（8）動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)，不能實(shí)際并網(wǎng)（因無(wú)法升速），只能短接信號(hào)模擬并網(wǎng)，若從電氣來(lái)并網(wǎng)信號(hào)入口端短接，則汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)根據(jù)DEH設(shè)定初負(fù)荷自動(dòng)上升，無(wú)需人工設(shè)定轉(zhuǎn)速和升速率；若短接3取2后的輸出信號(hào)BR，還需先將常閉接點(diǎn)接線甩開(kāi)。
　　
　　■結(jié)束語(yǔ)
　　
　　本改造項(xiàng)目在不改動(dòng)原DEH系統(tǒng)OPC超速保護(hù)系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上，采用硬件實(shí)施，既保證了超速保護(hù)系統(tǒng)的快速響應(yīng)，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。改造實(shí)施后，機(jī)組實(shí)現(xiàn)了在掛網(wǎng)方式下OPC功能延時(shí)3S動(dòng)作，在保障設(shè)備安全的前提下達(dá)到了電網(wǎng)要求，為貴州電網(wǎng)和電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。