300MW機組DEH控制系統(tǒng)升級改造

大唐戶縣第二熱電廠 康 樂

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300MW機組DEH控制系統(tǒng)升級改造

大唐戶縣第二熱電廠 康 樂

【摘要】大唐戶縣第二熱電廠1號300MW機組2005年投運生產(chǎn)，DEH系統(tǒng)采用Ovation Unix 1.7分散控制系統(tǒng)，至今運行10年多，存在電子元器件逐漸老化，故障率越來越高，備件難以購買，原網(wǎng)絡設(shè)計可靠性不高，系統(tǒng)人機交互性差，操作步驟繁瑣，維護難度大等隱患，導致系統(tǒng)的可靠性逐步降低。2015年10月該廠在機組大修期間，將DEH系統(tǒng)升級改造成Ovation 3.5.0系統(tǒng)。本文主要論述了改造方案及具體施工過程，講解了改造后的系統(tǒng)軟硬件配置情況，總結(jié)了升級改造過程中成功的經(jīng)驗和改造中發(fā)現(xiàn)的問題，給出了這些問題的解決辦法，供其他機組DEH升級改造參考。

【關(guān)鍵詞】300MW；DEH系統(tǒng)；Ovation控制系統(tǒng)；升級改造

1.改造提出的背景及改造的必要性

1.1DEH系統(tǒng)原配置情況

大唐戶縣第二熱電廠1號機組DEH系統(tǒng)原采用艾默生的Ovation Unix 1.7分散控制系統(tǒng)?？刂普綝ROP41和DROP42是DEH系統(tǒng)，DROP43是ETS系統(tǒng)，DROP44是MEH系統(tǒng)。原系統(tǒng)的控制器是OCR161。配置1臺工程師站兼歷史數(shù)據(jù)服務器DROP200，配置兩臺操作員站DROP210和DROP211。工作站采用SUN公司的Blade150機器。網(wǎng)絡配置是雙網(wǎng)冗余配置，但每個控制器與交換機僅有一條通訊網(wǎng)絡。

1.2DEH系統(tǒng)升級可靠的必要性

1.2.1系統(tǒng)備件（除I/O卡件）市場上難以購買

原Ovation系統(tǒng)工作站采用SUN公司的Blade150機器。但是電子技術(shù)和IT業(yè)的迅猛發(fā)展，如今工控行業(yè)領(lǐng)域，不但Blade150工作站成為淘汰的技術(shù)。而其替代產(chǎn)品Ultra45系列工作站也已經(jīng)停產(chǎn)。其后續(xù)產(chǎn)品的使用并不像原有的那樣方便。Solaris平臺在備件采購，硬件維護上越來越困難和昂貴。與此相反，Windows平臺依靠使用簡單、維護方便、界面友好、功能強大、以及越來越高的穩(wěn)定性逐漸確立了在過程控制領(lǐng)域應用的主流地位。因此，Ovation系統(tǒng)升級到Windows平臺是非常必要的。

1.2.2系統(tǒng)目前為單網(wǎng)，存在一定威脅，需要加強系統(tǒng)安全性

目前Ovation系統(tǒng)中的每個控制器采用單網(wǎng)與交換機相連，一旦由于交換機故障或者網(wǎng)線接頭松動，DPU 則會立刻切換到備用DPU， 在故障未解除之前，機組是單DPU 運行，造成整個控制系統(tǒng)可靠性降低。采用Windows平臺后，可以使用DPU上的雙網(wǎng)口，配置成為雙網(wǎng)數(shù)據(jù)高速公路系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)安全性。

1.2.3電源模件和工作站連續(xù)運行10年多，電子元器件老化，故障率越來越高

Ovation系統(tǒng)的電源模件和工作站一直連續(xù)運行了近10年，電子元器件老化，容易產(chǎn)生模塊故障導致控制器失電或工作站死機、藍屏、無法啟動等故障。已發(fā)生過工作站CPU溫度高報警無法啟動的故障。

1.2.4熱控人員對Solaris平臺上的Unix系統(tǒng)使用不熟練，系統(tǒng)維護難度大

Solaris平臺上的Unix系統(tǒng)部分操作需要輸入代碼進行，人機交互性差。長時間不操作，容易遺忘，有誤操作的風險。且Ovation系統(tǒng)版本為Ovation Unix 1.7，軟件集成度不高，操作步驟繁瑣，邏輯修改操作稍有不慎，容易產(chǎn)生邏輯頁丟失，可靠性不高。

2.DEH系統(tǒng)升級改造的總體方案

經(jīng)過前期充分的調(diào)研和多種方案的反復論證，本著安全可靠、經(jīng)濟高效的原則，DEH控制系統(tǒng)改造方案最終確定為：

2.1控制器升級

原OCR161控制器升級為OCR1100控制器，OCR1100控制器是雙網(wǎng)，達到網(wǎng)絡冗余。

2.2電源模塊升級

原電源模塊改造為4塊220VAC轉(zhuǎn)24VDC電源模塊，兩塊為一組，共兩組構(gòu)成冗余電源，左側(cè)空開接UPS電源，右側(cè)空開接保安段電源。每一組電源都能夠獨立保證整個系統(tǒng)的供電需求。

2.3網(wǎng)絡柜升級

網(wǎng)絡柜中將交換機更換為CISO 2960+，共兩個交換機，分別為ROOT和BACKUPROOT交換機互為冗余。220VAC電源切換裝置還是用原來的APC切換裝置，切換后的電源分別提供給兩臺交換機。原來系統(tǒng)的網(wǎng)絡是單網(wǎng)，改造后的網(wǎng)絡是雙網(wǎng)，每對控制器分別有兩個網(wǎng)口（N2和N3）分別連接到ROOT和BACKUPBOOT交換機，保證任何一個網(wǎng)口離線或任何一個交換機離線都不會影響到系統(tǒng)的正常運行。所有的網(wǎng)線全部更換為新網(wǎng)線，舊網(wǎng)線保留原位置不變，作為備用網(wǎng)線。

2.4工作站升級

原控制系統(tǒng)平臺使用的是Unix系統(tǒng)，改造后的服務器兼歷史站使用的是Dell T320，系統(tǒng)是Windows2008 server，操作員站DROP210和DROP211使用的是Dell9020，系統(tǒng)是Win7系統(tǒng)?？刂栖浖荗vation3.5.0。

因I/O卡件市場還可以進行購買，且暫未發(fā)生卡件故障導致事故發(fā)生的情況，為減少改造的難度，節(jié)省升級改造費用，縮短升級改造工期，本次升級改造過程不進行升級更換。

3.施工調(diào)試方案的確定與實施

3.1軟件備份與組態(tài)升級

合同簽訂后，項目負責人就積極與廠家技術(shù)服務人員溝通施工調(diào)試的具體方案。為減少現(xiàn)場施工的風險和難度，縮短升級改造工期，施工方案確定軟件的備份應在機組停運前進行，并交由廠家技術(shù)服務人員在生產(chǎn)車間進行組態(tài)升級，并通過仿真試驗測試邏輯的正確性。系統(tǒng)軟件和組態(tài)邏輯也會在生產(chǎn)車間提前安裝到升級后的工作站，并經(jīng)測試確保正確率100%。

3.2供貨設(shè)備的驗收

應在機組停運前，積極催促聯(lián)系廠家盡早發(fā)貨。供貨設(shè)備到廠后，應及時組織開箱驗收，除對設(shè)備的完整性，安裝的規(guī)范性進行檢查外，還應附屬的設(shè)備資料，如裝箱清單、合格證、保修卡、程序光盤、使用說明書等進行核查。

3.3制定詳細周密的工程計劃

應與廠家溝通工程量，并結(jié)合機組設(shè)備的啟停時間，確定工程的重要工作節(jié)點時間。應明確舊設(shè)備拆除、新設(shè)備安裝、網(wǎng)絡互通、控制系統(tǒng)上電、I/O信號核對，基本功能性測試、基本性能測試等時間節(jié)點，確保整個工程的工期。

3.4現(xiàn)場施工過程及調(diào)試

（1）對原Ovation系統(tǒng)的控制器、電源模塊、網(wǎng)絡交換機、工作站等設(shè)備進行拆除，拆除時應對連接線和舊設(shè)備做好標識。

（2）安裝新Ovation系統(tǒng)的控制器、電影模塊、網(wǎng)絡交換機、工作站等，并重新敷設(shè)通訊電纜，敷設(shè)電纜時應注意與強電信號電纜隔層敷設(shè)。

（3）對工作站和控制系統(tǒng)上電，上電前應測試系統(tǒng)的接地，確保接地符合規(guī)程要求。應檢查控制器、I/O模件、網(wǎng)絡設(shè)備連接正確可靠。還應檢查供電電源，確保供電電壓和單側(cè)電源的一致性。接入電源只有兩路（即火線和零線），該兩路電源應按接線柱上的標識連接。如果接反的話，電源的開關(guān)無法關(guān)斷火線，電源模塊會在關(guān)斷的狀態(tài)下帶電。

（4）系統(tǒng)上電后，應應檢查系統(tǒng)設(shè)備是否運行正常，是否有異音異味等，如果有異常，立即關(guān)電，查找原因。應測試各電源模塊的輸出電壓24VDC，測試每個分支BASE的24VDC輔助電壓，如果沒有電壓，檢查位于ROP上的兩個黑色輔助24V輸入、輸出保險絲是否已被熔斷。

（5）檢測試驗。上電后應對網(wǎng)絡進行通訊檢測，確保各設(shè)備連接正確可靠。還應對I/O信號進行測試，因本次改造未進行卡件端子板的更換，只是對重要的I/O信號進行了抽檢，確保信號顯示正確，報警信息正常。

（6）基本功能試驗。應對工程師站組態(tài)、系統(tǒng)點生成、圖形生成器等功能進行測試。對歷史站的存貯與檢索功能進行測試，對打印功能進行測試等。

（7）基本性能試驗。應對系統(tǒng)進行冗余性能試驗，如控制器

冗余切換試驗、電源冗余切換試驗、網(wǎng)絡冗余切換試驗等。還應對系統(tǒng)的實時性、響應時間、存儲余量和負荷率、抗干擾能力、模件處理精度等性能進行測試。

（8）DEH仿真試驗。通過汽機沖轉(zhuǎn)、暖機、閥門切換、103%超速OPC動作試驗，同期并網(wǎng)、升負荷、單順序閥切換等仿真試驗，進一步檢查了邏輯、畫面、系統(tǒng)的正確性。

4.改造中發(fā)現(xiàn)的問題及處理過程

施工過程中，發(fā)現(xiàn)原DEH系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)時鐘不統(tǒng)一、原DEH系統(tǒng)的網(wǎng)絡交換機供電不可靠、 原DEH系統(tǒng)機柜風扇電源不合理、原DEH系統(tǒng)網(wǎng)絡柜風扇電源不合理、小機低壓主汽閥閥門振蕩等問題，后來經(jīng)過合適的處理，這些問題都一一解決。

5.結(jié)束語

大唐戶縣第二熱電廠#1機組DEH系統(tǒng)升級，經(jīng)過制定科學完善的施工調(diào)試進度計劃，細致的到貨驗收，辛勤的改造施工，后期嚴格的系統(tǒng)試驗，圓滿的完成了本次Ovation系統(tǒng)的升級改造工作。改造后機組與2015年11月底正式并網(wǎng)運行，并網(wǎng)后控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)，各項指標均符合規(guī)程要求，完全達到了預期的改造目標。隨著機組的自動化程度、控制系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，很有必要對上網(wǎng)較早的控制系統(tǒng)進行升級改造，以確?？刂葡到y(tǒng)適應機組安全、可靠、快速響應、經(jīng)濟上的要求。本改造工程的成功實施，對現(xiàn)役機組的控制系統(tǒng)的升級改造有較強的借鑒意義。