邢台#11机组DCS系统改造实施经验

邢台#11机组DCS系统改造实施经验
上海新华控制技术（集团）有限公司燕新波
摘要：邢台国泰电厂#11机组DCS系统原采用日本东芝TOSMAP-DS分散控制系统，其运行与维护极其不便。

为满足当前电力系统的发展需求，有必要针对DCS系统进行改造，此次改造采用新华XDC800系统。

本文将详细说明了#11机组改造原则，以及采用新华XDC800系统的改造过程和改造后效果。

关键词：XDC800系统，DCS一体化，XDPS400，改造经验
1、改造背景：
现代电力发电企业为了提高市场竞争力、降低生产成本、提高产品质量，正逐步向大型化、高度自动化发展。

分散控制系统（DCS）的主要作用是对生产过程进行控制、监视、管理和决策，必须具有很高的可靠性，在保证发电机组的安全、经济运行方面起着极其重要的作用。

河北邢台国泰电厂#11机组DCS控制系统采用日本东芝公司生产的TOSMAP-DS分散控制系统，其覆盖DAS、MCS、SCS、FSSS、MEH、电气ECS、热网及循环水泵等子系统，涉及了电厂锅炉、汽机的大部分热控调节回路和程控回路、辅机联锁、锅炉保护、电气设备控制等。

自机组投产运行以来，经统计该DCS控制系统共出现6次不明原因的误动作。

检查整个回路和设备均正常，TOSMAP-DS系统在逻辑组态方面存在功能缺陷及维护性困难。

并且备品备件匮乏，价格昂贵，其设计理念和使用规范不能完全满足当前电力生产及发展需要。

2、改造原则
本着减少改造的投资及工作量，减少运行人员工作强度，并且较大地提高自动化水平为生产带来经济效益的原则。

针对DCS系统改造，提出了以下几个方面：
1）尽量保留原有机柜和电缆，减少机柜安装带来的工作。

2）DCS系统网络系统结构为环网结构，其余网路结构应为冗余结构，单一网络故障不影响网络的正常运行。

3）DEH、ETS系统采用新华XDPS400，改造后与DCS系统纳入统一系统控制。

4）单一故障不应引起锅炉、汽机和发电机保护系统及主要辅机的保护系统误动作或拒动作。

5）应与原SIS系统预留良好的接口程序，降低在改造中的工作量。

6）机组改造应采用原控制系统的逻辑作为参考，并且对某一方面进行合理化修正。

改造后，要全面实现原控制系统的所有功能。

3、改造过程
针对邢台#11机组改造来说，检修时间定为25天。

工期特别紧张，人员工作强度极其重，并且此次改造包含了DAS、MCS、SCS、FSSS、MEH、DEH、ETS、ECS等主机的全部DCS 系统。

因此，改造过程必须做出绝对合理的规划并且要有极强的时间观念。

在改造过程中，开展了以下几个关键工作：
1）机柜执行方案
本次改造不变动旧电缆，从热控人员角度上讲，可以保留老机柜，只要将新华XDC800系统的控制器、卡件及端子板安装在老机柜中即可。

但由于东芝TOSMAP-DS系统控制器、卡件及端子板与新华XDC800系统存在较大差异，现场安装极其不便，并且未知问题不定。

对于本改造是不可取的。

必须拆除老机柜，采用安装新华XDC800系统的新机柜，并且在新华工厂进行完整的调试、烤机等工作，保证新华XDC800系统的完整出厂。

在按此方式执行的情况下，工程人员到现场认真测量机柜的尺寸、远程机柜的安装方式及统计IO测点并核对位置。

2）DEH、ETS系统实施方案
DEH、ETS系统使用的是新华公司早期的产品XDPS400，经过近几年的运行，虽然DEH、ETS系统很多部件的运行状况良好，但逻辑组态存在某些问题，需要优化。

另外，为更简单地实现与DCS系统一体化。

所以最终采用新华XDC800系统进行统一改造。

3）开关误动作处理
新华公司针对邢台电厂提出的原东芝系统开关量输入信号出现误动作情况。

研发部门设计了在回路中增加稳压管的新结构开关量输入模块。

当外部节点由于受潮或其它原因造成阻抗降低时，输入端子处的电压（即线路阻抗上的压降）必须低于12V，回路才会确认导通。

其内部结构如下图：
4）新华XDC800系统设计
根据新华XDC800系统的特点，DCS系统在网络、控制器、电源模件、通讯模件及操作员站等方面采用了1:1冗余配置，且主干网络结构采用环网结构。

系统配置及网络结构如下图：
新华XDC800系统卡件模件采用了底座接线与卡件连接在一起的结构，但卡件具有带电插拔、在线维护的功能，而原东芝TOSMAP-DS系统采用了卡件与接线位置分离的方式，并且有许多接线端子柜。

因此，在排卡布置的时候，针对原电缆长度可能不足的情况，采用了卡件以安装在机柜下部为原则进行IO分配。

在控制器分配过程中，针对原系统控制器分配问题进行了调整：MEH系统从一对控制器分配到两对控制器中；风烟系统A、B侧分开并分配到两对控制器中。

主要分配为：
5
本着原逻辑框架不便的原则，采用新华XDC800系统软件进行组态。

工作量相对来说比较大，前期应明确好分工，此外，让厂里热工人员参与进来，是不可或缺的部分，这对以后的现场调试和维护都有巨大的便利，最终确定以厂里热工人员为主组态的方案。

热工人员对本系统工艺比较熟悉，对现场运行要求也比较明确。

DEH、ETS系统由于采用原XDP400系统，更换XDC800系统后，对软件组态进行升级即可，并对组态中问题进行优化；主机DCS系统按锅炉、汽机及电气三部分分工组态，保护逻辑及定值先参照原东芝TOSMAP-DS系统进行编制，在调试过程中，发现问题重新确认修正。

6）SIS工作开展
东芝TOSMAP-DS分散控制系统在与厂级信息监控系统(XSIS)进行数据通讯中存在实时性差、数据超时现象严重、数据点状态显示异常等现象。

由于SIS系统采用新华XSIS系统，而本次改造DCS系统采用新华XDC800系统，实现了DCS与SIS系统的无缝链接。

采用新华ASDPU接口软件进行DCS与SIS系统通讯，通讯测点名称保持与SIS系统保持一直。

整个工程量小，并且可靠、易可行，主要工作为配置ASDPU接口程序。

4、改造结果
2012年11月3日凌晨，邢台#11机组正式点火，并一次成功。

2012年11月5日凌晨并网成功，11月7日协调全部投运完成。

机组改造后，其可控性、可靠性、经济性较改造前有了很大提高。

机组的主保护投入率为100%，自动投入率也在95%以上。

并且新华XDC800系统软件操作简单灵活，界面易于维护。

通过本次改造，提高了机组的稳定性、可靠性，降低了热工维护人员的工作难度，提高了运行人员的判断力和调控程度，安全效益显著，更好地满足了机组和电网现在化发展管理的需要。