火电机组分散控制系统性能测试分析.pdf

3 8 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNER MONGOLI A EL ECTRI C POW ER 一2 0 1 f 华笙 堂箜墼塑 几 涸 问 火 电机组分散 控制 系统性能测试分 析 A n a l y s i s t o T h e r ma l P o we r Un i t s De c e n t r a l i z e d C o n t r o l S y s t e m DC S P e r f o r ma n c e T e s t i n g 整 试 题 陈起 内蒙古电力科 学研 究院， 内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 2 0 负荷 率 [ 文 献标 志码】B 【 文章 编号】1 0 0 8 6 2 l 8 2 0 l 0 S 2 0 0 3 8 0 3 0 引言 随着火电机组 自动化水平的提高 ，机组全部的 数据采集 D A S 、 汽机锅炉和 电器设 备的逻辑控制 保护 、 炉膛安全监视 F S S S 、 旁路 系统 B P S 、 机组 协调与 自动 、 一次调频和 A G C等全部在分散控制系 统 D C S 中实现， D C S控制系统运行是否可靠 ， 不仅 直接影 响机 组 的运行 。同时与 电 网的安 全稳 定也 息 息相关。 目前 ， D C S覆盖范围不断增大与设备配置 缩减导致机组性能下降 ， 而 D P U控制能力的增强使 故障风险集 中[ J 1 ． 此 外 ， D C S设备 厂家众多 ， 标 准不 一 ，也给管理和维护造成很大困难。 为了全面、 准确 、 有效地评价 D C S系统性能 ， 内蒙古电力科学研究院 依据国家电力行业 火力发电厂分散控制系统验收 测试规程 D L ／ T 6 5 9 2 0 0 6 1 2 1 ， 结合各 电厂的实际情 况， 提出了一套完整的评价测试方案， 内容包括冗余 切换试验 、 系统容错试验 、 接地检查 、 网络负荷率测 试等 1 4项 。 通过 D C S系统性能测试 ， 可以找出可能 引发 D C S系统故障的原因， 并将故障消除在萌芽状 态， 确保了 D C S系统的稳定运行 。 1 性能测试项 目及方法 1 ． 1测试 项 目 火 电机组 分 散控制 系统 性 能测试 项 目如表 l 所 刀 。 1 ． 2测 试方 法及 案例 1 4项 测 试 中 ， 有 的 采用 常 规 测 试 方 法 ， 这 里 只 介 绍较 为新 颖 的 4种 测 试方 法 。 1 ． 2 ． 1 S 0E测 试 测试系统采用 S O E 1 6 T I 测试仪 ，为全通道 S O E测试仪 ， 输 出精度达到 0 ． 1 ms ， 系统 由上位机和 测试装置两部分组成 。 上位机笔记本和 S O E测试仪 通 过 R S 2 3 2总线相 连 ． 上位 机 S O E软 件平 台提供 1 个人机界面 ，用来设置 S O E测试装置的工作参数 ， 调整测试信号分辨力 ， 监控测试仪信息， 实现输 出图 形 、 打印和保存相关数据等功能 。下位机即 S O E测 试仪 ， 接收上位机指令及测试方案 ， 发送测试信号 ， 同时收集测试波形 ， 上传至上位机以备分析。 S O E测 试 仪通过硬接线与被测 D C S系统 D I 端子排相连 ， 向 D C S系统发送脉冲或者电平信号 ． 实现全通道测 试 。 测试仪按照测试方案中的顺序以 0 ． 1 ～ 3 m s 间隔 【 收稿 日期】2 0 1 0 0 9 2 8 【 作者简介】陈起 1 9 7 7 一 ， 男 ， 广东省人 ， 硕士 ， 工程师 ， 从事热控 自动化研究工作。 2 0 1 0 年第 2 8 卷第 S 2 期 内 蒙 古 电 力 技 术 3 9 表 1 测试 项 目及 说 明 测 试项 目 备 注说明 D C S工作 环境 及设 备测试 D C S工作环境及设备基本情况 ， 包括 基本情 况 温度 、 湿度 、 振动 、 积灰 、 设备外观等 DC S系统接地 检查各种接地情况 ， 测试接地电阻 抗干扰 能力 测试射频抗干扰能力 模拟量 精度和分辨力 抽榆 模 件 开 关 量 输 J k ／ 输辅榆 出 通 道 ” ⋯一 时钟 同步精 度 仪器测试 S O E分辨力 仪 器测试 D C s 系 统 冗 余 龇嚣 蔷 莞 虮 总 蝴和 D c s 系 统 负 荷 率 看 萎 饔 箬 磊 率 韵 测 试 及 系 统 通 信 调用 C R T画 面响应 时间 测试 、 C R T画面 o c s 系 绒 响 应 时 间 罱 蟊 豢 嚣 篙 蓑 霁 篓 譬 翟 采集实时性的测 试 历史数据存储和检索功能测试 、 报表 打印 和屏幕拷 贝功能测试 、 操作员站 人机接 口 D C S系统软件 功 能试验 、 操 作员站 检查 、 系统 组态在 线 下 载功能测试 及 鼙师站和操 作员站 之 间的闭锁 和保护功能测试 通信接 口连接试验 通信收发实测 组态检查和备份 内部组态测试 操 作员站键 盘容错测 试 、终端板 设置 检 D C S系统其他项 目 查 、 系统和外 围设备 的重置试验 和模件 热 拔 插 测 试 发送开关量信号 ， 比对发送顺序与 S O E历史库接 收 顺 序是 否一致 ， 改变 信 号的 间隔 时间 ， 直 至事件顺 序 记 录无法 分辨 时为止 ， 即为事 件顺 序记 录 的分辨 力 。 规 程规定 分辨 力不得 超 过 1 ms 或 按合 同规定 。某 电厂 实 际测 试 中 ， S O E历史 库 接 收到 的 数 据 如 表 2 所示 。 表 2 S 0E测 试 结 果 1 ． 2 ． 2网络 负荷 测试 测试 采用 美 国福禄 克公 司生 产 的 O p t i v i e w I I 综 合 网络测试仪 ， 它集网络监测 、 故障诊断 、 协议分析 于 一 身 ， 可 以完成 电缆测 试 、 网络 流 量 测试 、 网 络设 备搜寻 、 协议分析等功能， 可以对信息包进行捕捉 、 解码 以及滤波。将 O p t i v i e w I I 综合网络测试仪接入 D C S系统 网络进行 测试 。 某 电厂 网络测 试结 果 如下 ， 图 1为网络 负荷率测 试结 果 ， 测试 中采样 时长为 2 ． 5 m i n ， 采样 周 期为 5 S 。这 一 时 段 内 ， 该 厂 网络 负 荷率为 1 ． 8 4 ％，实测各电厂网络负荷率在平稳运行 阶段 均不超 过 3 ％。 0 9 3 1 l 8 0 9 3 2 0 8 0 9 3 2 8 8 图 1 某 电厂网络负荷图 ● u 一 一 M u 1 u ■ B 嘞d I 口 c 邮 f F 口 E m 表 3为 D C S系统上层网络通信功能测试结果 。 表中历史站 、 操作员站的 I P地址 、 M AC地址一 目了 然 ， 为检修维护提供了方便 。 表 3 某 电厂 DCS系统 上 层 网络 通 信 功 能 测 试 结 果 1 ． 2 ． 3 系统接 地 测试 分散控制系统的接地应符合制造厂的技术要求 和有关标准的规定 。屏蔽电缆的屏蔽层必须单点接 地。 分散控制系统采用独立接地 网时， 其接地点与电 厂电气接地 网之间应保持 1 0 I n以上距离 ，且接地 电 阻不得 超 过 2 n。 当分 散控 制 系统 与 电厂 电力 系 统共 用 1 个接 地 网时 ，控制 系统 地线 与 电气接 地 网 只容 许 有 1 个 连 接点 。接 地点 周 围 1 5 i n范 围内 不 允 许 有 大 的 转机 设 备 ，且 接地 电 阻 应 小 于 0 ． 5 Q。 D C S接地系统包括电源保护地 、 信号逻辑地 、 系统屏 蔽地等多种接地方式 ，各种接地汇流排引出的接地 线 在接 地 电阻箱 汇总 并 导入 主接地 。测 试 中根据 不 同 D C S系统 接地 特 点 、 设计 具 体方 案 开展 测 试 。某 电厂 D C S系 统 F S S S 0 1控 制 柜 接 地 电 阻 测 量 结 果 如 表 4所示 表 4接地电阻测试 结果 l - 2 ． 4 电 源 切 换 时 间 测 试 D C S系统 电源采 用冗余 配 置 ，因此需 定期 做 电 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 0 年第 2 8 卷第 S 2 期 源切换试验。规程要求 ， 辅助电源系统工作要可靠 ， 在切换当中不得出现系统故障 、 重启 、 数据丢失 、 模 件故障等现象 ； C P U应正常运行 ；无 任何扰动 ， A I 、 A O测量精度应满足要求 ， D I 、 D O状态无任何变化 。 规程 中并没有对切换时间做具体要求 ，只对结果给 出了要求。为了进一步掌握 D C S系统电源情况 ． 切 换测试中用录波仪记 录了电压波形 ，某电厂直流电 源切换 电压波形变化如图 2所示 。图中竖线横坐标 为 9 ． 3 2 s ， 9 ． 4 s时电压恢复 ， 切换历时 0 ． 0 8 S 。准确 地 掌握 主辅 电源 切换 时间 ，可 以对 电源系统 性 能有 更直观的认识 ， 为检修和维护提供依据。 l -4 l - 3 1 ．2 1 ． 1 1 ． 0 0．9 O．8 0．7 O．6 0．5 O．4 O．3 O．2 0 ． 1 试验I j 寸 间 2 0 1 0 ～ 0 l 一 1 5 I l 】9 4 0 ⋯ | l l { 1 ． q ⋯ ‘ 蒜 谛 ⋯ ⋯ I 雾磐 ” ∞ i 0上 。 蔷 毒 浮。 一 } 帅 9 ． 5 9． 6 9． 7 9． 8 9． 9 l O． O t ／ s 图 2 某 电厂 直 流 电 源 切换 示意 图 2 测试中发现的共性问题及解决建议 自开展 D C S性 能测试 以来 ，共 对 2 4台机组 做 了测试 ， 下面就共性 问题进行分析。 2 ． 1 S OE测试 问题 经过测试发现 ， S O E采样信号来 自同 1 D P U同 1卡件时 ， 测试全部 合格 ； 来 自不 同 D P U不 同卡件 测试均不合格 。原因主要是由不同 D P U卡件采样 、 运算周期超过了 S O E辨识要求所致 。建议尽量把 S O E信号放在同 l D P U下，避免这种情况的发生。 如果 S O E信号来 自不同 D P U不同卡件 ，它的先后 顺序不能作为事故分析的主要依据。 2 ． 2系统 时钟 不同步 问题 目前 D C S系统涵盖范围 日益扩大 。 电气控制系 统 E C S 、 数 字 电液控 制 系统 D E H 等都 纳 入 了 D C S ， 但由于供货厂家不同 ， D C S 、 D E H、 电气系统间 的 时钟无 法一 致 ， 给 事故 分析 带来 困难 ． 甚 至无 法分 析。G P S时钟定位系统能够使不同控制系统间的时 钟保持一致 ，建议 D C S系统加装 G P S时钟定位系 统 。 2 ． 3接 地 问题 测试 中发 现 D C S系 统接 地屏 蔽 线连 接不 可 靠 。 D C S系统接地是否良好直接关系到卡件安全及信号 是否稳定可靠， 因此应定期测量接地电阻。 所有屏蔽 电缆 、 屏蔽 电线 、 屏蔽补偿导线的屏蔽层均应接地 全线路的屏蔽层应有可靠的电气连续性，当屏蔽电 缆经接线盒或中间端子柜分开或合并时，屏蔽层应 很好地连接 ，同 1 信号 回路或同 1 线路屏蔽层只允 许有 1 个接地点。 3 结论 D C S性 能测试 是 内蒙古 电力科 学研 究 院新开 展 的一项 测 试 工作 ， 测 试 项 目多 ， 涉 及 面广 ， 这里 仅 对 有 代表性 的项 目做 了介 绍 ，分析 了测试 中发 现 的共 性问题 ，对 D C S系统调试和维护有一定的借鉴意 义。各电厂实测说明． 通过 D C S性能测试可以及时 掌握机组分散控制系统运行情况 ， 了解其薄弱环节， 及时进行软硬件更新和维护 ， 从而确保机组安全 、 稳 定 、 经济 运行 。 f 参考文献I 【 l 】尹 峰 ， 韦东 良． 火 电厂 D C S性 能考 核试 验 与可靠性 分析 f J ]． 热力 发电， 2 0 0 6 ， 3 5 1 I 6 5 6 7 ． 『 2 1国家发 展和 改革委员会 ． D L ／ T 6 5 9 --2 0 0 6火力发 电厂分 散 控制 系统验 收 测 试规 程 【 S 1 ． 北 京 中 国电 力 出版社 ， 2 0 06 l 一1 2． 编辑 王 金丽