在線更換TPS02卡件風險分析及控制措施

文/陳剛

1 TPS02卡件簡介

河源電廠一期工程的DCS采用ABB公司的Symphony系統，其中DEH（汽輪機數字式電液控制系統）部分也采用Symphony硬件實現軟硬一體化控制。。

TPS02卡件是一種DEH系統專用的特殊IO卡件，每塊卡件內部具有獨立的CPU控制器。它采集的主要信號有：轉速、發電機有功功率、中壓排汽壓力、汽機掛閘、并網。根據這些信號，通過板載CPU自行計算，可以直接輸出功率負荷不平衡保護、OPC動作、跳機等重要保護。另外，TPS02卡件可以作為IO卡件將板載信號通過總線通訊發送給主控制器進行處理。出于安全考慮，共配置3塊TPS02作為冗余卡件，每塊TPS02卡件的信號完全相同，如果不同卡件上的信號有異，則使用三取二或三取中原則。

2 河源電廠使用情況

我公司#1機組投產至2018年，已使用約10年時間。2018年一年時間內，該機組TPS02卡件總共出現3次故障情況。第一次為卡件上的轉速信號異常波動；第二次為卡件的擴展總線接口芯片故障導致整個#52機柜內部所有總線通訊信號錯亂，設備亂動，甚至跳機；第三次為板載所有信號失效變為0。

可見，隨著使用時間變長，卡件本身可靠性會下降。由于TPS02卡件上的信號對DEH系統至關重要，并網、掛閘信號的異常翻轉甚至會直接導致跳機，因此，必須制定一套安全、可靠的方案，來及時對TPS02卡件進行在線更換。

3 卡件更換方案分析

DEH內部的控制邏輯環環相扣，牽一發而動全身。同一個信號，會有多處引用，重要信號甚至幾十個地方使用，把所有板載信號相關的聯鎖保護暫時退出，同時不因保護退出導致拒動，造成設備損壞，難度很大。通過對DEH控制邏輯反復的分析與討論，應從以下幾個方面著手。

3.1 掛閘信號翻轉

后果：

（1）汽輪機運行信號、TV/GV切換等信號復位；

（2）協調控制模式退出；DEH系統變為本地控制；

（3）DEH控制的目標值、設定值清零；

（4）閥位參考信號（Reference）清零；

（5）所有伺服閥控下的閥門指令清零；

（6）觸發跳閘；汽輪機甩負荷，變成電動機運行。

處置方案：如果同時2個TPS02卡件上的掛閘信號發生翻轉，所有閥門關閉，所有閥門指令變為0，汽輪機運行信號復位，此時直接進行打閘操作。

3.2 并網信號翻轉

后果：

（1）系統認為機組脫網運行，觸發OPC保護動作，DEH控制切換至轉速控制回路；

（2）調門會全開或全關；

（3）并網信號消失聯關四抽電動門；

（4）并網信號消失聯開汽機側疏水閥；

（5）就地OPC電磁閥動作。

處置方案：拔除TPS02卡件自帶OPC動作硬回路繼電器；拔除OPC電磁閥線圈；DEH切換至手動控制方式，切除解列甩負荷保護；將電超速動作值修改為3030，防止卡件更換期間實際發生解列甩負荷，如發生甩負荷立即出發電超速動作，清零指令關閉閥門，同時立即打閘；為防止四抽電動門關閉提前將小機汽源切換至輔汽聯箱；提前將汽機側疏水閥切換至手動控制狀態；如在卡件更換期間發現并網開關實際斷開，立即手動打閘。

3.3 轉速信號故障

后果：機組退出調頻回路；失去103%轉速保護。

處置方案：影響較小，不做特別預防。

3.4 上述第2條與第3條同時發生

后果：如發生以上情況，DEH系統觸發跳閘邏輯，并以及如下聯鎖保護：

（1）TPS02卡件自帶超速保護；

（2）DEH跳閘至ETS硬接線保護；

（3）所有閥門的TRIP BAIS指令；

（4）閥位參考清零。

此時強行保住機組運行狀態，會使汽輪機進入電動機模式運行。此時只能快速通過邏輯復位跳閘指令，手動恢復機組正常運行狀態。

處置方案：轉速故障和脫網信號同時觸發時，操作人員根據機組重要參數判斷是否需要打閘操作。如參數變化不大，則在熱工人員復位跳閘指令后，立即手動輸入一個指令，開啟閥門。

3.5 功率、中壓排汽壓力信號變為壞質量

后果：功率信號故障，有可能觸發高排壓比低跳機保護。

處置方案：在ETS側退出高排壓比低跳機保護。

4 結語

電廠工作，安全最重。如有必要在線對TPS02卡件進行更換，必須反復核對控制邏輯中的所有信號，確保相關操作不會導致機組跳閘。特別要注意并網信號與掛閘信號是否翻轉以及其后果，并提前做好預案應對突發狀況。