关键词： ETS；DCS；一体化
纳雍一厂3号机组分散控制系统（DCS）在改造前采用GE新华的XDPS 400+系统，汽轮机紧急跳闸系统（ETS）采用可编程控制器（PLC）+继电器的方式实现，两套系统经过十二年的运行，故障率偏高，且备件难以为继。
2016年10月对纳雍一厂3号机组DCS和ETS系统进行了一体化改造，采用GE上海新华的OC 6000e Nexus系统，并配置Nexus TMR ETS三重冗余保护系统。
1 ETS系统现状
改造前3号机组ETS系统采用双PLC并列冗余运行，配置双通道四跳闸线圈，跳机继电器失电动作，配置双路电源（UPS和保安段），手动停机回路独立于保护装置，具有AST电磁阀在线试验功能（在DCS上实现），设有投切开关及跳闸指示灯，跳闸信号通过硬接线送入DCS首出及SOE记录。
2 Nuexs TMR ETS简介 Nexus TMR ETS系统采用与OC 6000e DCS 一体化的设计，系统的硬件、软件平台及通用部件与DCS 完全一致，通过DPU、网络层与全厂DEH、DCS 等系统实现无缝的联接，共享网络、数据、人机接口站（HMI）等。而ETS 的核心保护功能，由专用的硬件完成，单独配置，保证了ETS的独立性。
ETS 的逻辑和保护功能由专用模件MLP50 模件硬件实现，MLP50 模件可以独立于DPU在模件层执行保护逻辑，而且MLP50 采用了三重冗余的TMR 配置，由三块MLP50 处理模件和一块BLP50 底座接线及输出扩展端子板构成。
MLP50 模件接收转速探头来的交流信号输入，同时接收作为跳机保护条件的开关量输入信号，结合上层控制器的通过通讯来的指令或状态信号，在模件上综合，进行逻辑处理后，输出开关量信号，启动功率继电器，从而驱动现场电磁阀动作。MLP50 模件通过多针插头与BLP50 端子板相连，并采用螺栓固定在BLP50 底板上。每块MLP50 可以容易地进行在线更换。MLP50 模件模板上有重要状态的指示灯。
BLP50 是用于安装MLP50 模件，并连接现场接线，进行DO 输出扩展的端子板和底座。BLP50 是不可以进行在线更换的，因为在线更换必然造成与现场连接信号切断，保护功能失去。所以，BLP50 上的器件只有接插件和一些必须的、不易损坏的被动器件。扩展继电器是可以单独更换的。PCB 板的厚度、布线、底座的结构、强度等，保证端子板不损坏，确保可靠性。
TMR 结构中，任何一块MLP50 模件故障、任何I/O 通道、电源故障，都不会影响BLP50 端子板和其他两块MLP50 模件的正常工作。一组TMR 的MLP50 模件，构成ETS 的核心，其技术参数如下：
完整的ETS 还包括机柜、冗余控制器（DPU）、冗余电源、和与DCS 等共享的HMI 站等。对于一些与DCS 不是一体化设计的项目，需要用DO 用于报警指示的情况，可配置相应的DO模件。
ETS 监视、报警及在线试验是在ETS 的DPU 中完成的。由DPU 完成ETS 中TMR 模件工作情况、模件自检结果、模件工作的一致性、及I/O 通道的监视、报警。对ETS 系统硬件、回路及相关条件进行检查，在条件满足时，接收操作员通过上位机发出的ETS 在线试验指令，并传送到ETS 模件，由ETS 模件驱动相关的实际设备动作，在线试验或仿真检查，最终根据试验结果，判断实际的ETS 保护设备和回路是否正常。
ETS 控制保护逻辑软件是下装并保存到ETS 模件，并在ETS 模件中执行的机组的保护逻辑。、为保证ETS 的安全性，这部分逻辑软件的下装需要额外的密码。
3一体化设计思路
3.1 电源
ETS系统采用双路220VAC电源，一路为机组UPS电源，一路为机组保安段电源，不经过DCS电源柜。双路经过24VDC电源模块，转换为24VDC，冗余配置到iDPU、iLink总线、I/O模块和ETS TMR模块，保证控制设备的供电可靠。
挂闸电磁阀使用双路220VAC切换后的电源；
AST电磁阀为双通道四跳闸线圈模式，失电跳闸。采用220VAC电源，其中AST电磁阀1、AST电磁阀3使用UPS电源，AST电磁阀2、AST电磁阀4使用保安段电源，任意一路电源失电不会造成机组跳闸。
3.2 独立于DCS系统
ETS系统采用独立的DPU和电源，并且采用TMR ETS模件，确保在与DCS系统脱网或本身DPU故障的情况下，仍能安全可靠地对机组进行保护及停机。
手动停机接点直接串入停机电磁阀供电回路，保证任何情况下均能可靠停机。
3.3 数据交换及存储
ETS系统因为与DCS系统一体化，其IO测点及中间变量状态能实时显示和存储，便于对跳闸事件进行分析，另系统中的电源异常、网络异常、模件异常，均能直接反映在DCS系统中，运行和检修人员能全面地进行监控。
3.4 保护项目
ETS保护项目有：
3.5 输入输出
由于超速保护由TSI和DEH系统来实现，故TMR ETS模件的三路转速输入未使用。
TMR ETS模件的DI有42点、DO有6点，能满足ETS系统功能的需要，但考虑日后的应用及扩展，以及与其他系统的信号交换，按照“三取二”的原则，增加了三块DI和三块DO卡件。
3.6 系统功能
ETS 系统所有的操作、监视、在线试验、报警、首出显示、历史记录、系统自诊断等，均在操作员站等人机接口站（HMI）上实现。
AST电磁阀在线试验：原来的AST电磁阀在线试验功能，是靠DEH、DCS和ETS系统共同来实现的，现在将ASP油压高、低信号直接引入ETS系统，并将AST电磁阀在线试验功能逻辑移植到ETS系统中来，便可实现。简化了系统，提高了可靠性。
ETS保护逻辑实时监控：原来的PLC系统只能靠点灯来监控现场信号，现在可以实时将保护逻辑显示给运行人员监控，便于及时发现异常，保证机组安全。
ETS保护投切：原来的保护投切为硬件开关式，无法满足《防止电力生产事故的二十五项重点要求》，运行人员能随意解除保护，一体化后投切开关取消，变为采用逻辑投切，需热工人员输入密码才能解除保护。 
4 一体化后的ETS系统
根据设计思路，一体化改造工作采用利旧原机柜、电源、I/O端子的方式进行。
改造步序如下：（在机组检修中实施）
断电，拆除原机柜内PLC、继电器、直流电源装置、指示灯、投切按钮等设备
安装一体化ETS的DPU、电源装置、TMR ETS模件、I/O卡件等
进行柜内配线工作，释放与DCS连接的网络电缆
核实电源进线极性、机柜接地电阻，确认无误后机柜送电
移植原PLC保护逻辑，制作显示画面、报警、SOE等
系统功能试验，测试DPU、模件、网络的冗余配置
传动试验，机组挂闸后模拟每项保护动作
资料存档，编写竣工报告及图纸
改造后的ETS系统如下：
5 总结
一体化后的ETS系统具有以下特点：
完全三重冗余的配置
现场信号可以2oo3 或2oo4，或单一信号，取决于机组配置
每路DI 信号接入端子后，同时接到3 块MLP 模件
2oo3 或2oo4 在每块MLP 模件上硬件逻辑实现
三重冗余的模件，进行2oo3 或2oo4 逻辑处理，再到BLP 底板上进行2oo3
三路独立的转速信号
每块模件接收一路现场超速探头来的信号
BLP 底板完成完整的硬件三选二输出
每块模件驱动各自的继电器
继电器输出后，触点再三选二输出
保证系统可靠性
系统连接简单，可维护性好
信号分配由底板完成，无须其他内部连线
完善的模块自检及报警，板上指示
输出、输出通道自检
DI、DO 有SOE 功能，首出记录
模件可带电拔插、在线更换
底板上继电器可单个更换
底板上只有插头、走线及继电器，需要更换底板的可能性非常小
ETS 为故障安全设计，保证在系统严重故障时能输出停机信号
DCS实现ETS功能：硬接线最少，故障率降低，保护方式实现灵活，试验功能轻松实现，与DCS系统共同维护，降低了维护成本，具备DCS系统的一切优点。
随着电厂自动化水平的提高，一体化ETS系统的配置将越来越多，如何提高汽轮机保护系统的可靠性及易用性，是广大热工人员亟待解决的难题，希望本文能给大家提供一些帮助。
作者简介：
姓名：魏道万（1981-）、 性别：男、 籍贯：贵州黄平、 学历：大专、 现职称：助理工程师、 研究方向：DCS应用
论文作者:魏道万
论文发表刊物:《科技新时代》2018年4期
论文发表时间:2018/7/2
标签：系统论文; 在线论文; 机组论文; 电源论文; 信号论文; 冗余论文; 电磁阀论文; 《科技新时代》2018年4期论文;