300MW機組DEH控制系統升級改造

大唐戶縣第二熱電廠 康 樂

?

300MW機組DEH控制系統升級改造

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，DEH系統采用Ovation Unix 1.7分散控制系統，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，原網絡設計可靠性不高，系統人機交互性差，操作步驟繁瑣，維護難度大等隱患，導致系統的可靠性逐步降低。2015年10月該廠在機組大修期間，將DEH系統升級改造成Ovation 3.5.0系統。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軟硬件配置情況，總結了升級改造過程中成功的經驗和改造中發現的問題，給出了這些問題的解決辦法，供其他機組DEH升級改造參考。

【關鍵詞】300MW；DEH系統；Ovation控制系統；升級改造

1.改造提出的背景及改造的必要性

1.1DEH系統原配置情況

大唐戶縣第二熱電廠1號機組DEH系統原采用艾默生的Ovation Unix 1.7分散控制系統。控制站DROP41和DROP42是DEH系統，DROP43是ETS系統，DROP44是MEH系統。原系統的控制器是OCR161。配置1臺工程師站兼歷史數據服務器DROP200，配置兩臺操作員站DROP210和DROP211。工作站采用SUN公司的Blade150機器。網絡配置是雙網冗余配置，但每個控制器與交換機僅有一條通訊網絡。

1.2DEH系統升級可靠的必要性

1.2.1系統備件（除I/O卡件）市場上難以購買

原Ovation系統工作站采用SUN公司的Blade150機器。但是電子技術和IT業的迅猛發展，如今工控行業領域，不但Blade150工作站成為淘汰的技術。而其替代產品Ultra45系列工作站也已經停產。其后續產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、以及越來越高的穩定性逐漸確立了在過程控制領域應用的主流地位。因此，Ovation系統升級到Windows平臺是非常必要的。

1.2.2系統目前為單網，存在一定威脅，需要加強系統安全性

目前Ovation系統中的每個控制器采用單網與交換機相連，一旦由于交換機故障或者網線接頭松動，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，造成整個控制系統可靠性降低。采用Windows平臺后，可以使用DPU上的雙網口，配置成為雙網數據高速公路系統，提高了整個系統安全性。

1.2.3電源模件和工作站連續運行10年多，電子元器件老化，故障率越來越高

Ovation系統的電源模件和工作站一直連續運行了近10年，電子元器件老化，容易產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系統使用不熟練，系統維護難度大

Solaris平臺上的Unix系統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，容易產生邏輯頁丟失，可靠性不高。

2.DEH系統升級改造的總體方案

經過前期充分的調研和多種方案的反復論證，本著安全可靠、經濟高效的原則，DEH控制系統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，達到網絡冗余。

2.2電源模塊升級

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

2.3網絡柜升級

網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。原來系統的網絡是單網，改造后的網絡是雙網，每對控制器分別有兩個網口（N2和N3）分別連接到ROOT和BACKUPBOOT交換機，保證任何一個網口離線或任何一個交換機離線都不會影響到系統的正常運行。所有的網線全部更換為新網線，舊網線保留原位置不變，作為備用網線。

2.4工作站升級

原控制系統平臺使用的是Unix系統，改造后的服務器兼歷史站使用的是Dell T320，系統是Windows2008 server，操作員站DROP210和DROP211使用的是Dell9020，系統是Win7系統。控制軟件是Ovation3.5.0。

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

3.施工調試方案的確定與實施

3.1軟件備份與組態升級

合同簽訂后，項目負責人就積極與廠家技術服務人員溝通施工調試的具體方案。為減少現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，并交由廠家技術服務人員在生產車間進行組態升級，并通過仿真試驗測試邏輯的正確性。系統軟件和組態邏輯也會在生產車間提前安裝到升級后的工作站，并經測試確保正確率100%。

3.2供貨設備的驗收

應在機組停運前，積極催促聯系廠家盡早發貨。供貨設備到廠后，應及時組織開箱驗收，除對設備的完整性，安裝的規范性進行檢查外，還應附屬的設備資料，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，并結合機組設備的啟停時間，確定工程的重要工作節點時間。應明確舊設備拆除、新設備安裝、網絡互通、控制系統上電、I/O信號核對，基本功能性測試、基本性能測試等時間節點，確保整個工程的工期。

3.4現場施工過程及調試

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

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

（3）對工作站和控制系統上電，上電前應測試系統的接地，確保接地符合規程要求。應檢查控制器、I/O模件、網絡設備連接正確可靠。還應檢查供電電源，確保供電電壓和單側電源的一致性。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，電源的開關無法關斷火線，電源模塊會在關斷的狀態下帶電。

（4）系統上電后，應應檢查系統設備是否運行正常，是否有異音異味等，如果有異常，立即關電，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。上電后應對網絡進行通訊檢測，確保各設備連接正確可靠。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、系統點生成、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、網絡冗余切換試驗等。還應對系統的實時性、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、暖機、閥門切換、103%超速OPC動作試驗，同期并網、升負荷、單順序閥切換等仿真試驗，進一步檢查了邏輯、畫面、系統的正確性。

4.改造中發現的問題及處理過程

施工過程中，發現原DEH系統與DCS系統時鐘不統一、原DEH系統的網絡交換機供電不可靠、 原DEH系統機柜風扇電源不合理、原DEH系統網絡柜風扇電源不合理、小機低壓主汽閥閥門振蕩等問題，后來經過合適的處理，這些問題都一一解決。

5.結束語

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