摘要：本文详细介绍了纳雍发电总厂4号300MW机组OPC超速保护系统改造方案、试验情况，可供贵州电网同类型采用新华DEH系统的火电机组提供参考，在保证设备安全前提下使机组适应电网调度需要。
　　
　　■前言
　　
　　2005年6月9日，贵州电网公司组织召开了“落实火电机组超速限制（OPC）调整方案及实施计划”会议，会议指出今年贵州电网向广东送电期间高峰电力将达到380万千瓦，在复杂故障情况下可能出现高肇直流双极闭锁的同时贵州电网与南方电网振荡，即使采取切机措施，动态过程中贵州电网频率仍有可能超过51.5Hz（对应汽轮机OPC动作转速3090rpm），届时具有OPC功能的火电机组将同时关调门压出力，从而导致电网失控。经测算，电网频率波动超过51.5Hz时间小于1秒，因此，会议要求贵州电网所有300MW以上机组在挂网方式下OPC功能延时3S动作。
　　
　　纳雍发电总厂一厂4×300MW机组汽机数字电液控制系统均采用新华控制工程公司生产的DEH－IIIA，二厂4×300MW机组则采用新华公司的DEH－V。DEH－V系统中OPC超速保护采用了具有一体化测量和保护功能的智能转速测量保护卡（SDP卡），可通过重新烧制SDP卡EPROM程序实现。而DEH－IIIA系统OPC功能则由纯硬件电路组成，其103％超速保护逻辑及2/3逻辑均采取硬件门阵列可编程逻辑电路的方式固化在印制电板上，硬件不支持增加时间延时功能。为使机组在保障设备安全的前提下适应电网要求，需对一厂＃1～＃4机组OPC功能进行改造，实现机组挂网OPC延时3S动作功能。
　　
　　■机组OPC功能现状
　　
　　1.OPC超速保护系统组成及原理
　　
　　纳电＃1～＃4机OPC超速保护硬件回路原理图如图1：　　
　　MCP-OPC卡是一种高性能智能型的高速采样转速测量卡，它于DEH系统的汽轮机转速测量、基本控制和超速保护，并对测得的实际信号进行预处理。三块MCP-OPC同时使用，并与OPC卡连接，组成独立的硬件三选二超速控制与超速保护。
　　
　　OPC卡按照OPC超速控制与保护逻辑，根据MCP卡给出的转速（状态）信号，中压排汽压力（IEP）及外部开关量并网信号BR、挂闸信号ASL、超速试验信号等，以纯硬件电路逻辑，完成以下功能：
　　
　　（1）超速指示与动作记录
　　
　　（2）超速控制（103%超速）
　　
　　（3）超速保护（110%超速）
　　
　　（4）甩负荷防超速保护（IEP>30%）
　　
　　（5）超速试验
　　
　　（6）OPC切除和电磁阀试验
　　
　　OPC动作时，OPC端子板同时输出两路动作指令，其中一路同时驱动两个OPC继电器，输出两路信号使两个OPC电磁阀（110VDC常闭）被激励（带电）打开，使OPC母管油液泄放，相应执行机构上的卸荷阀快速开启，迅速关闭所有GV、IV。
　　
　　从OPC端子板输出的另一路OPC指令到高、中调门的8块VCC卡（阀门控制卡，于阀门伺服系统控制，每块VCC卡控制一个调门），通过硬件回路清除调门指令，关闭所有GV、IV。
　　
　　另外，DEH组态有3选高的转速信号大于3090rpm时，强制所有GV、IV阀门开度输出为0逻辑（见图2），通过VCC指令关调门，但作用相似。　　2.OPC动作条件
　　
　　（1）任何情况下，只要有两路以上的转速n>103%信号到OPC卡，OPC卡即送出OPC动作开关量指令，使DEH系统中OPC动作，关高、中压调门，防止汽机超速。
　　
　　（2）当负荷>30%，（即中排压力IEP>30%）的情况下，机组发生甩负荷，油开关动作，则不等转速上升到103%，OPC即提前动作，更加有效地防止超速。
　　
　　■改造方案
　　
　　从OPC组成结构分析，明确改造主要技术路线：在OPC出口增加继电器回路实现挂网延时功能；更改OPC硬回路清调门指令接线；同步修改DEH组态相关逻辑。　　（1）增加一块3取2继电器端子板（见图3），将现场来的三路挂闸信号、三路并网信号改接进3取2板后再扩展出独立的单个信号接回原端子；3取2后的挂闸和并网信号送到OPC卡代替原单信号；　　（2）从OPC卡端子板的OPC信号出口用继电器搭设硬控制回路（见图4），实现并网状态OPC延时3秒动作、脱网状态无延时出口功能。
　　
　　回路说明：
　　
　　J1、J2：OPC动作继电器，型号OMRONMK3P2－S，线圈24VDC，3常开3常闭。
　　
　　TJ：时间继电器（新增），型号OMRONH3Y－2，线圈24VDC，2常开2常闭，常开接点延时3S闭合。
　　
　　BR：3取2后的并网信号（常开），来自新增3取2端子板，与OPC_1信号串接后驱动时间继电器TJ；
　　
　　BR：脱网信号，为BR信号的反状态（常闭），来自新增3取2端子板，与OPC_2信号串接后直接驱动OPC继电器J1、J2。
　　
　　改造后OPC超速保护硬件回路如图5：
　　
　　（3）将OPC硬回路清除VCC卡指令信号改由OPC动作继电器2的备用常开接点输出，保证OPC动作与硬件清调门指令一致性（见图5）。　　（4）在DEH控制组态中增加并网状态OPC延时3秒动作、脱网状态无延时出口逻辑（见图6），保证OPC动作与软件逻辑清调门指令一致性。　　（5）取消DEH组态中负荷突变60MW切DEH手动功能，电网甩负荷或振满时，负荷变化大，DEH一切手动。（手动时若OPC动作，则调门不再开启，除非运行人员手操开启。）
　　
　　（6）在DEH控制组态中增加OPC动作切除功率回路和调压回路逻辑。
　　
　　■试验情况及改造效果
　　
　　利用机组停运时间，在4号机首*行了改造，实施完成后锅炉点火前进行了静态试验：挂闸汽机，手动开启高压调门和中压调门开度在15％；用Fluke725信号发生器同时给3块MCP－OPC卡送频率信号,模拟汽轮机转速上升。分别模拟脱网103％超速、挂网103％超速、甩负荷试验3种工况，对OPC硬控制回路、OPC动作硬回路清除VCC卡调门指令、逻辑组态103％动作清除调门指令3个回路单独进行了试验。试验合格。
　　
　　在机组启动过程中进行了动态试验：汽机冲转到3000rpm后，进行了机组甩负荷OPC动作试验、挂网状态103％超速OPC延时3S动作2项动态试验。试验均成功，调门动作正常，达到了预期效果，＃1～＃3机组待停机机会再行实施。
　　
　　■需注意问题
　　
　　（1）由于OPC功能属于汽轮发电机组重要保护，实施工作包含对OPC硬件控制回路和软件控制组态两方面的改进，且涉及到多个主要保护设备（AST继电器、OPC继电器、OPC卡、VCC卡）和重要信号（挂闸ASL、油开关并网BR、103％超速、AST等），在机组运行中实施风险极大，可能导致机组停运，或情况下的超速保护拒动，必需在机组停运时才能实施。
　　
　　（2）OPC卡及VCC卡硬件中挂闸、并网信号都只有一个通道，原设计只取了一路现场信号进OPC和VCC卡，存在单个信号不可靠可能带来的安全隐患。使用三选二端子板将挂闸和并网信号经硬件3取2逻辑后输出，可从根本上消除这一重大隐患。
　　
　　（3）由于有3条途径均能实现全关调门，必须保证各条途径OPC动作的一致性。因此硬回路清VCC卡阀门指令和DEH组态逻辑清调门指令必须与OPC卡出口指令保持同步。
　　
　　（4）硬控制回路接线时正负极注意不能接错；不同电压等级的信号不能并接使用，否则会导致回路动作不正确。
　　
　　（5）时间继电器设定时间的拨盘容易被误动，应用胶或腊进行固定。
　　
　　（6）静态试验应各个回路单独进行，试验前需先屏蔽其它OPC动作回路，才能检验每个回路改造后的动作情况。
　　
　　（7）调门控制卡VCC只有在自动状态才接受DEH阀门指令，因此，在进行逻辑组态103％动作清除调门指令试验时，需将DEH手操盘手动钥匙开关打到自动位置，否则会出现GV、IV指令到零但阀门不动作现象。
　　
　　（8）动态试验时，不能实际并网（因无法升速），只能短接信号模拟并网，若从电气来并网信号入口端短接，则汽轮机转速会根据DEH设定初负荷自动上升，无需人工设定转速和升速率；若短接3取2后的输出信号BR，还需先将常闭接点接线甩开。
　　
　　■结束语
　　
　　本改造项目在不改动原DEH系统OPC超速保护系统硬件基础上，采用硬件实施，既保证了超速保护系统的快速响应，又经济实用。改造实施后，机组实现了在挂网方式下OPC功能延时3S动作，在保障设备安全的前提下达到了电网要求，为贵州电网和电厂的安全稳定运行提供了有力保障。