TSI系統直流電源優化分析

王世云，包偉飛

（浙能樂清發電有限責任公司，浙江 樂清 325609）

0 引言

汽輪機監測保護系統（TSI）是發電廠保障機組正常運行的重要設備，其主要作用是在機組正常運行時，監測汽輪機及相關設備的運行參數。對于汽輪發電機組而言，維持汽輪機轉速、軸向位移、差脹、軸振動、軸承振動及偏心等機械工作參數在正常范圍之內運行是保證汽輪機安全運行的必要條件，目前國內外電力系統中應用廣泛的TSI品牌主要有美國BENTELY和德國epro等系列。

樂清電廠TSI系統采用德國epro公司生產的MMS6000系統[1]，主要由就地測量元件、前置器、連接電纜及顯示儀表等幾部分組成，就地測量元件應用的是電渦流傳感器、電動式傳感器、電感式位移傳感器及差動式磁感應傳感器；前置器將就地傳感器所測信號傳輸給顯示儀表；顯示儀表經過計算處理這些信號后輸出機組運行所需的監測量，將顯示儀表安裝在發電廠屏蔽電子間專用機柜內，機柜內設計專用24V電源系統給各TSI測點的儀表模塊供電。檢修中發現epro MMS6000系統測量系統中直流系統存在隱患，本文對此進行分析，介紹了處理措施，供同行參考。

1 電源回路設計與存在問題

1.1 電源回路設計

TSI系統配置兩路可靠的AC220V電源冗余供電，通過至少兩塊電源轉換模塊，輸出直流24V電壓供給顯示儀表，兩塊電源模塊之間應冗余供電，做到無隙切換，即任一電源模塊失電，TSI系統都能正常工作。

目前TSI系統采用兩種類型的框架用來安裝顯示儀表，即48芯底座框架和背板框架，因采用的框架不同，所設計的供電電路也不同。

1）48芯底座框架

48芯底座框架是將每個顯示儀表模件獨立，通過一根總線或母線條對每塊模件單獨供電，這種設計可以保證各塊模件之間供電相互不受影響，某一塊模件電源故障后不影響其它模件的正常工作，每塊模件均設計有兩路+24V電壓輸入端子及一路0V電壓輸入端子用于模件供電，通常將兩塊電源模塊的負端短接接入顯示儀表模件的0V輸入端。

圖1 TSI系統機柜內部電源設計圖Fig.1 Cabinet TSI system internal power supply designs

圖2 48芯針腳底座框架供電示意圖Fig.2 48-PIN pin base frame power supply schematic diagram

圖3 背板框架供電示意圖Fig.3 Back panel frame power supply schematic diagram

2）背板框架

背板框架采用內置電路板結構，所有顯示儀表模件底座集成在一整塊電路板中，每個背板框架都設計有兩路總電源接線端子及框架供電正常指示燈，只需將24V電源線接至總電源端子，整框的顯示儀表都可以正常工作，總電源端子同樣是冗余設計，可實現無隙切換。

1.2 存在問題

1）24V電源沒有真正冗余

隨著大型發電機組對TSI系統的依賴性越來越高，對TSI系統的可靠性要求也越來越全面，無論是48芯針腳框架還是背板框架，對顯示儀表所供電壓的24VDC(-)端都是采用單一總線或母線條的模式，存在總線出現故障影響整個機柜供電系統的隱患，當24VDC(-)線路斷開時，整個機柜會失電，設計有測量元件故障跳閘保護，則保護會誤動。這與“在查找接地故障時應有確保不會造成保護誤動作的措施”[2]原則不符。

圖4 48芯針腳底座框架母線條末端增加0V電壓接線示意圖Fig.4 Article 48 core pins base framework bus terminal increased 0 v voltage wiring diagram

圖5 48芯底座框架增加一路備用0V接線示意圖Fig.5 48 core base framework to increase spare all the way to 0 v wiring diagram

圖6 背板框架增加0V線纜示意圖Fig.6 Backboard frame add 0 v cable diagram

2）接地可靠性低

接地可分為保護接地和工作接地[3]。TSI系統主要涉及的是工作接地。epro MMS6000 TSI系統的信號“COM”端與電源的24VDC(-)端是相通的，通過機柜接地端子實現接地，而機柜接地端子與機柜接地銅牌之間也是通過單一接地線纜連接，若這根接地線出現故障，會導致“COM”端出現問題，這時如果系統中有干擾信號串入，會導致整個TSI系統信號同時出現波動。

這些問題都會潛在地影響到機組的安全運行，所以需要提高TSI系統的全面可靠性，對TSI電源系統進行優化。

2 電源系統優化方案

針對TSI系統電源部分所存在的上述問題，提出了48芯針腳底座框架母線條末端增加0V電壓接線、48芯底座框架增加一路備用0V接線、背板框架增加0V線纜3種方案。以下對3種方案進行具體分析。

2.1 48芯針腳底座框架母線條末端增加0V電壓接線

對于48芯底座框架的電源系統，可在總線或母線條的末端增加一路0V接線，接至機柜總的接地端子或電源模塊的24VDC(-)端，形成完整回路，這樣在總線或母線條某一段出現故障后，新增的0V接線仍能與24VDC(+)形成完整回路，保證整個框架模件的正常工作，由于母線條針腳需要用專用接線工具壓接線纜，且只能壓接0.252左右的線纜，為安全起見，需要在母線條末端針腳壓接多根線纜。

2.2 48芯底座框架增加一路備用0V接線

針對48芯針腳底座框架，也可單獨給每一塊模件增加一路備用的24VDC(-)回路接線，對整個框架供電系統起到雙重保障作用，但是這種方案需要在每一個模件底座的24VDC(-)端分別引出接線，最后匯流到機柜的接地端子，所以施工時較為繁瑣。

2.3 背板框架增加0V線纜

由于背板框架電源線路設計更為簡便，背板上的電源輸入設計有兩路24VDC(-)接線端子，原本設計已經將同一框架中的兩路24VDC(-)端子相互短接，共用同一負端，因此只需要在短接的24VDC(-)末端接線端子增加一路接線，接至電源模塊負端或者機柜接地端子即可形成完整供電回路。

3 接地改進及電源報警

對于TSI系統，接地有嚴格的要求，不正確的接地方式直接影響系統的抗干擾能力[4]。TSI機柜電源模塊設計為負端與機柜總接地端子短接，建議將機柜接地銅牌至電源接地端子排之間多增加一路接線，這樣對整個電源模塊負端接地增加一路保障，同時要保證整個TSI機柜接地銅牌上有一路穩定的外接接地線纜，接至DCS系統總接地網；機柜24V電源模塊應帶有失電報警輸出功能，在電源失電時輸出開關量并在工作人員操作畫面中顯示故障報警，以便工作人員及時發現和處理。

在TSI系統卡件模塊組態軟件中，可以設置模件故障保護，若TSI系統機柜失電或者當前通道回路故障，可以設置包括DO和AO輸出的限值抑制輸出，若TSI系統機柜失電或線路故障可設置AO輸出為0、DO不輸出，以保證機組正常運行，不會誤動。

4 結束語

TSI系統對于火電機組的正常運行起著不可忽略的作用，保障系統的正常工作更是至關重要，對于TSI系統電源的優化設計能更好地保障系統中各信號的正常監測，防止信號波動而導致的機組誤動，同時也能更好的延長系統設備的使用壽命，為電力系統的長期、穩定運行起到重要的作用。

[1]epro公司.MMS6000用戶手冊[Z].

[2]孫長生,王建強,項謹.汽輪機監視儀表可靠性分析與改進措施[J].中國電力,2007,40(11):85-88.

[3]DL/T 5182-2004.火力發電廠熱工自動化就地設備安裝、管路及電纜設計技術規定[S].73.

[4]王惠,陳波,孫耘.TSI系統故障原因分析與提高可靠性的建議[J].浙江電力,2007,5:39-41.