納雍發(fā)電總廠4號300MW機組OPC功能改造

　　摘要：本文詳細介紹了納雍發(fā)電總廠4號300MW機組OPC超速保護系統(tǒng)改造方案、試驗情況，可供貴州電網(wǎng)同類型采用新華DEH系統(tǒng)的火電機組提供參考，在保證設(shè)備安全前提下使機組適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需要。
　　
　　■前言
　　
　　2005年6月9日，貴州電網(wǎng)公司組織召開了“落實火電機組超速限制（OPC）調(diào)整方案及實施計劃”會議，會議指出今年貴州電網(wǎng)向廣東送電期間高峰電力將達到380萬千瓦，在復雜故障情況下可能出現(xiàn)高肇直流雙極閉鎖的同時貴州電網(wǎng)與南方電網(wǎng)振蕩，即使采取切機措施，動態(tài)過程中貴州電網(wǎng)頻率仍有可能超過51.5Hz（對應(yīng)汽輪機OPC動作轉(zhuǎn)速3090rpm），屆時具有OPC功能的火電機組將同時關(guān)調(diào)門壓出力，從而導致電網(wǎng)失控。經(jīng)測算，電網(wǎng)頻率波動超過51.5Hz時間小于1秒，因此，會議要求貴州電網(wǎng)所有300MW以上機組在掛網(wǎng)方式下OPC功能延時3S動作。
　　
　　納雍發(fā)電總廠一廠4×300MW機組汽機數(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機組則采用新華公司的DEH－V。DEH－V系統(tǒng)中OPC超速保護采用了具有一體化測量和保護功能的智能轉(zhuǎn)速測量保護卡（SDP卡），可通過重新燒制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，硬件不支持增加時間延時功能。為使機組在保障設(shè)備安全的前提下適應(yīng)電網(wǎng)要求，需對一廠＃1～＃4機組OPC功能進行改造，實現(xiàn)機組掛網(wǎng)OPC延時3S動作功能。
　　
　　■機組OPC功能現(xiàn)狀
　　
　　1.OPC超速保護系統(tǒng)組成及原理
　　
　　納電＃1～＃4機OPC超速保護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)速測量卡，它于DEH系統(tǒng)的汽輪機轉(zhuǎn)速測量、基本控制和超速保護，并對測得的實際信號進行預處理。三塊MCP-OPC同時使用，并與OPC卡連接，組成獨立的硬件三選二超速控制與超速保護。
　　
　　OPC卡按照OPC超速控制與保護邏輯，根據(jù)MCP卡給出的轉(zhuǎn)速（狀態(tài)）信號，中壓排汽壓力（IEP）及外部開關(guān)量并網(wǎng)信號BR、掛閘信號ASL、超速試驗信號等，以純硬件電路邏輯，完成以下功能：
　　
　　（1）超速指示與動作記錄
　　
　　（2）超速控制（103%超速）
　　
　　（3）超速保護（110%超速）
　　
　　（4）甩負荷防超速保護（IEP>30%）
　　
　　（5）超速試驗
　　
　　（6）OPC切除和電磁閥試驗
　　
　　OPC動作時，OPC端子板同時輸出兩路動作指令，其中一路同時驅(qū)動兩個OPC繼電器，輸出兩路信號使兩個OPC電磁閥（110VDC常閉）被激勵（帶電）打開，使OPC母管油液泄放，相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)上的卸荷閥快速開啟，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卡控制一個調(diào)門），通過硬件回路清除調(diào)門指令，關(guān)閉所有GV、IV。
　　
　　另外，DEH組態(tài)有3選高的轉(zhuǎn)速信號大于3090rpm時，強制所有GV、IV閥門開度輸出為0邏輯（見圖2），通過VCC指令關(guān)調(diào)門，但作用相似。　　2.OPC動作條件
　　
　　（1）任何情況下，只要有兩路以上的轉(zhuǎn)速n>103%信號到OPC卡，OPC卡即送出OPC動作開關(guān)量指令，使DEH系統(tǒng)中OPC動作，關(guān)高、中壓調(diào)門，防止汽機超速。
　　
　　（2）當負荷>30%，（即中排壓力IEP>30%）的情況下，機組發(fā)生甩負荷，油開關(guān)動作，則不等轉(zhuǎn)速上升到103%，OPC即提前動作，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現(xiàn)掛網(wǎng)延時功能；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。　　（1）增加一塊3取2繼電器端子板（見圖3），將現(xiàn)場來的三路掛閘信號、三路并網(wǎng)信號改接進3取2板后再擴展出獨立的單個信號接回原端子；3取2后的掛閘和并網(wǎng)信號送到OPC卡代替原單信號；　　（2）從OPC卡端子板的OPC信號出口用繼電器搭設(shè)硬控制回路（見圖4），實現(xiàn)并網(wǎng)狀態(tài)OPC延時3秒動作、脫網(wǎng)狀態(tài)無延時出口功能。
　　
　　回路說明：
　　
　　J1、J2：OPC動作繼電器，型號OMRONMK3P2－S，線圈24VDC，3常開3常閉。
　　
　　TJ：時間繼電器（新增），型號OMRONH3Y－2，線圈24VDC，2常開2常閉，常開接點延時3S閉合。
　　
　　BR：3取2后的并網(wǎng)信號（常開），來自新增3取2端子板，與OPC_1信號串接后驅(qū)動時間繼電器TJ；
　　
　　BR：脫網(wǎng)信號，為BR信號的反狀態(tài)（常閉），來自新增3取2端子板，與OPC_2信號串接后直接驅(qū)動OPC繼電器J1、J2。
　　
　　改造后OPC超速保護硬件回路如圖5：
　　
　　（3）將OPC硬回路清除VCC卡指令信號改由OPC動作繼電器2的備用常開接點輸出，保證OPC動作與硬件清調(diào)門指令一致性（見圖5）。　　（4）在DEH控制組態(tài)中增加并網(wǎng)狀態(tài)OPC延時3秒動作、脫網(wǎng)狀態(tài)無延時出口邏輯（見圖6），保證OPC動作與軟件邏輯清調(diào)門指令一致性。　　（5）取消DEH組態(tài)中負荷突變60MW切DEH手動功能，電網(wǎng)甩負荷或振滿時，負荷變化大，DEH一切手動。（手動時若OPC動作，則調(diào)門不再開啟，除非運行人員手操開啟。）
　　
　　（6）在DEH控制組態(tài)中增加OPC動作切除功率回路和調(diào)壓回路邏輯。
　　
　　■試驗情況及改造效果
　　
　　利用機組停運時間，在4號機首*行了改造，實施完成后鍋爐點火前進行了靜態(tài)試驗：掛閘汽機，手動開啟高壓調(diào)門和中壓調(diào)門開度在15％；用Fluke725信號發(fā)生器同時給3塊MCP－OPC卡送頻率信號,模擬汽輪機轉(zhuǎn)速上升。分別模擬脫網(wǎng)103％超速、掛網(wǎng)103％超速、甩負荷試驗3種工況，對OPC硬控制回路、OPC動作硬回路清除VCC卡調(diào)門指令、邏輯組態(tài)103％動作清除調(diào)門指令3個回路單獨進行了試驗。試驗合格。
　　
　　在機組啟動過程中進行了動態(tài)試驗：汽機沖轉(zhuǎn)到3000rpm后，進行了機組甩負荷OPC動作試驗、掛網(wǎng)狀態(tài)103％超速OPC延時3S動作2項動態(tài)試驗。試驗均成功，調(diào)門動作正常，達到了預期效果，＃1～＃3機組待停機機會再行實施。
　　
　　■需注意問題
　　
　　（1）由于OPC功能屬于汽輪發(fā)電機組重要保護，實施工作包含對OPC硬件控制回路和軟件控制組態(tài)兩方面的改進，且涉及到多個主要保護設(shè)備（AST繼電器、OPC繼電器、OPC卡、VCC卡）和重要信號（掛閘ASL、油開關(guān)并網(wǎng)BR、103％超速、AST等），在機組運行中實施風險極大，可能導致機組停運，或情況下的超速保護拒動，必需在機組停運時才能實施。
　　
　　（2）OPC卡及VCC卡硬件中掛閘、并網(wǎng)信號都只有一個通道，原設(shè)計只取了一路現(xiàn)場信號進OPC和VCC卡，存在單個信號不可靠可能帶來的安全隱患。使用三選二端子板將掛閘和并網(wǎng)信號經(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條途徑均能實現(xiàn)全關(guān)調(diào)門，必須保證各條途徑OPC動作的一致性。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。
　　
　　（4）硬控制回路接線時正負極注意不能接錯；不同電壓等級的信號不能并接使用，否則會導致回路動作不正確。
　　
　　（5）時間繼電器設(shè)定時間的撥盤容易被誤動，應(yīng)用膠或臘進行固定。
　　
　　（6）靜態(tài)試驗應(yīng)各個回路單獨進行，試驗前需先屏蔽其它OPC動作回路，才能檢驗每個回路改造后的動作情況。
　　
　　（7）調(diào)門控制卡VCC只有在自動狀態(tài)才接受DEH閥門指令，因此，在進行邏輯組態(tài)103％動作清除調(diào)門指令試驗時，需將DEH手操盤手動鑰匙開關(guān)打到自動位置，否則會出現(xiàn)GV、IV指令到零但閥門不動作現(xiàn)象。
　　
　　（8）動態(tài)試驗時，不能實際并網(wǎng)（因無法升速），只能短接信號模擬并網(wǎng)，若從電氣來并網(wǎng)信號入口端短接，則汽輪機轉(zhuǎn)速會根據(jù)DEH設(shè)定初負荷自動上升，無需人工設(shè)定轉(zhuǎn)速和升速率；若短接3取2后的輸出信號BR，還需先將常閉接點接線甩開。
　　
　　■結(jié)束語
　　
　　本改造項目在不改動原DEH系統(tǒng)OPC超速保護系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上，采用硬件實施，既保證了超速保護系統(tǒng)的快速響應(yīng)，又經(jīng)濟實用。改造實施后，機組實現(xiàn)了在掛網(wǎng)方式下OPC功能延時3S動作，在保障設(shè)備安全的前提下達到了電網(wǎng)要求，為貴州電網(wǎng)和電廠的安全穩(wěn)定運行提供了有力保障。