摘要：本文詳細介紹了納雍發電總廠4號300MW機組OPC超速保護系統改造方案、試驗情況，可供貴州電網同類型采用新華DEH系統的火電機組提供參考，在保證設備安全前提下使機組適應電網調度需要。
　　
　　■前言
　　
　　2005年6月9日，貴州電網公司組織召開了“落實火電機組超速限制（OPC）調整方案及實施計劃”會議，會議指出今年貴州電網向廣東送電期間高峰電力將達到380萬千瓦，在復雜故障情況下可能出現高肇直流雙極閉鎖的同時貴州電網與南方電網振蕩，即使采取切機措施，動態過程中貴州電網頻率仍有可能超過51.5Hz（對應汽輪機OPC動作轉速3090rpm），屆時具有OPC功能的火電機組將同時關調門壓出力，從而導致電網失控。經測算，電網頻率波動超過51.5Hz時間小于1秒，因此，會議要求貴州電網所有300MW以上機組在掛網方式下OPC功能延時3S動作。
　　
　　納雍發電總廠一廠4×300MW機組汽機數字電液控制系統均采用新華控制工程公司生產的DEH－IIIA，二廠4×300MW機組則采用新華公司的DEH－V。DEH－V系統中OPC超速保護采用了具有一體化測量和保護功能的智能轉速測量保護卡（SDP卡），可通過重新燒制SDP卡EPROM程序實現。而DEH－IIIA系統OPC功能則由純硬件電路組成，其103％超速保護邏輯及2/3邏輯均采取硬件門陣列可編程邏輯電路的方式固化在印制電板上，硬件不支持增加時間延時功能。為使機組在保障設備安全的前提下適應電網要求，需對一廠＃1～＃4機組OPC功能進行改造，實現機組掛網OPC延時3S動作功能。
　　
　　■機組OPC功能現狀
　　
　　1.OPC超速保護系統組成及原理
　　
　　納電＃1～＃4機OPC超速保護硬件回路原理圖如圖1：　　
　　MCP-OPC卡是一種高性能智能型的高速采樣轉速測量卡，它于DEH系統的汽輪機轉速測量、基本控制和超速保護，并對測得的實際信號進行預處理。三塊MCP-OPC同時使用，并與OPC卡連接，組成獨立的硬件三選二超速控制與超速保護。
　　
　　OPC卡按照OPC超速控制與保護邏輯，根據MCP卡給出的轉速（狀態）信號，中壓排汽壓力（IEP）及外部開關量并網信號BR、掛閘信號ASL、超速試驗信號等，以純硬件電路邏輯，完成以下功能：
　　
　　（1）超速指示與動作記錄
　　
　　（2）超速控制（103%超速）
　　
　　（3）超速保護（110%超速）
　　
　　（4）甩負荷防超速保護（IEP>30%）
　　
　　（5）超速試驗
　　
　　（6）OPC切除和電磁閥試驗
　　
　　OPC動作時，OPC端子板同時輸出兩路動作指令，其中一路同時驅動兩個OPC繼電器，輸出兩路信號使兩個OPC電磁閥（110VDC常閉）被激勵（帶電）打開，使OPC母管油液泄放，相應執行機構上的卸荷閥快速開啟，迅速關閉所有GV、IV。
　　
　　從OPC端子板輸出的另一路OPC指令到高、中調門的8塊VCC卡（閥門控制卡，于閥門伺服系統控制，每塊VCC卡控制一個調門），通過硬件回路清除調門指令，關閉所有GV、IV。
　　
　　另外，DEH組態有3選高的轉速信號大于3090rpm時，強制所有GV、IV閥門開度輸出為0邏輯（見圖2），通過VCC指令關調門，但作用相似。　　2.OPC動作條件
　　
　　（1）任何情況下，只要有兩路以上的轉速n>103%信號到OPC卡，OPC卡即送出OPC動作開關量指令，使DEH系統中OPC動作，關高、中壓調門，防止汽機超速。
　　
　　（2）當負荷>30%，（即中排壓力IEP>30%）的情況下，機組發生甩負荷，油開關動作，則不等轉速上升到103%，OPC即提前動作，更加有效地防止超速。
　　
　　■改造方案
　　
　　從OPC組成結構分析，明確改造主要技術路線：在OPC出口增加繼電器回路實現掛網延時功能；更改OPC硬回路清調門指令接線；同步修改DEH組態相關邏輯。　　（1）增加一塊3取2繼電器端子板（見圖3），將現場來的三路掛閘信號、三路并網信號改接進3取2板后再擴展出獨立的單個信號接回原端子；3取2后的掛閘和并網信號送到OPC卡代替原單信號；　　（2）從OPC卡端子板的OPC信號出口用繼電器搭設硬控制回路（見圖4），實現并網狀態OPC延時3秒動作、脫網狀態無延時出口功能。
　　
　　回路說明：
　　
　　J1、J2：OPC動作繼電器，型號OMRONMK3P2－S，線圈24VDC，3常開3常閉。
　　
　　TJ：時間繼電器（新增），型號OMRONH3Y－2，線圈24VDC，2常開2常閉，常開接點延時3S閉合。
　　
　　BR：3取2后的并網信號（常開），來自新增3取2端子板，與OPC_1信號串接后驅動時間繼電器TJ；
　　
　　BR：脫網信號，為BR信號的反狀態（常閉），來自新增3取2端子板，與OPC_2信號串接后直接驅動OPC繼電器J1、J2。
　　
　　改造后OPC超速保護硬件回路如圖5：
　　
　　（3）將OPC硬回路清除VCC卡指令信號改由OPC動作繼電器2的備用常開接點輸出，保證OPC動作與硬件清調門指令一致性（見圖5）。　　（4）在DEH控制組態中增加并網狀態OPC延時3秒動作、脫網狀態無延時出口邏輯（見圖6），保證OPC動作與軟件邏輯清調門指令一致性。　　（5）取消DEH組態中負荷突變60MW切DEH手動功能，電網甩負荷或振滿時，負荷變化大，DEH一切手動。（手動時若OPC動作，則調門不再開啟，除非運行人員手操開啟。）
　　
　　（6）在DEH控制組態中增加OPC動作切除功率回路和調壓回路邏輯。
　　
　　■試驗情況及改造效果
　　
　　利用機組停運時間，在4號機首*行了改造，實施完成后鍋爐點火前進行了靜態試驗：掛閘汽機，手動開啟高壓調門和中壓調門開度在15％；用Fluke725信號發生器同時給3塊MCP－OPC卡送頻率信號,模擬汽輪機轉速上升。分別模擬脫網103％超速、掛網103％超速、甩負荷試驗3種工況，對OPC硬控制回路、OPC動作硬回路清除VCC卡調門指令、邏輯組態103％動作清除調門指令3個回路單獨進行了試驗。試驗合格。
　　
　　在機組啟動過程中進行了動態試驗：汽機沖轉到3000rpm后，進行了機組甩負荷OPC動作試驗、掛網狀態103％超速OPC延時3S動作2項動態試驗。試驗均成功，調門動作正常，達到了預期效果，＃1～＃3機組待停機機會再行實施。
　　
　　■需注意問題
　　
　　（1）由于OPC功能屬于汽輪發電機組重要保護，實施工作包含對OPC硬件控制回路和軟件控制組態兩方面的改進，且涉及到多個主要保護設備（AST繼電器、OPC繼電器、OPC卡、VCC卡）和重要信號（掛閘ASL、油開關并網BR、103％超速、AST等），在機組運行中實施風險極大，可能導致機組停運，或情況下的超速保護拒動，必需在機組停運時才能實施。
　　
　　（2）OPC卡及VCC卡硬件中掛閘、并網信號都只有一個通道，原設計只取了一路現場信號進OPC和VCC卡，存在單個信號不可靠可能帶來的安全隱患。使用三選二端子板將掛閘和并網信號經硬件3取2邏輯后輸出，可從根本上消除這一重大隱患。
　　
　　（3）由于有3條途徑均能實現全關調門，必須保證各條途徑OPC動作的一致性。因此硬回路清VCC卡閥門指令和DEH組態邏輯清調門指令必須與OPC卡出口指令保持同步。
　　
　　（4）硬控制回路接線時正負極注意不能接錯；不同電壓等級的信號不能并接使用，否則會導致回路動作不正確。
　　
　　（5）時間繼電器設定時間的撥盤容易被誤動，應用膠或臘進行固定。
　　
　　（6）靜態試驗應各個回路單獨進行，試驗前需先屏蔽其它OPC動作回路，才能檢驗每個回路改造后的動作情況。
　　
　　（7）調門控制卡VCC只有在自動狀態才接受DEH閥門指令，因此，在進行邏輯組態103％動作清除調門指令試驗時，需將DEH手操盤手動鑰匙開關打到自動位置，否則會出現GV、IV指令到零但閥門不動作現象。
　　
　　（8）動態試驗時，不能實際并網（因無法升速），只能短接信號模擬并網，若從電氣來并網信號入口端短接，則汽輪機轉速會根據DEH設定初負荷自動上升，無需人工設定轉速和升速率；若短接3取2后的輸出信號BR，還需先將常閉接點接線甩開。
　　
　　■結束語
　　
　　本改造項目在不改動原DEH系統OPC超速保護系統硬件基礎上，采用硬件實施，既保證了超速保護系統的快速響應，又經濟實用。改造實施后，機組實現了在掛網方式下OPC功能延時3S動作，在保障設備安全的前提下達到了電網要求，為貴州電網和電廠的安全穩定運行提供了有力保障。