移動測試站在海陽核電廠首次倒送電中的應(yīng)用

Application of Mobile Test Station in Initial Energization

of Haiyang Nuclear Power Plant

張得勝

(山東核電有限公司，山東 海陽　265116)

移動測試站在海陽核電廠首次倒送電中的應(yīng)用

Application of Mobile Test Station in Initial Energization

of Haiyang Nuclear Power Plant

張得勝

(山東核電有限公司，山東 海陽265116)

摘要：海陽核電廠AP1000機(jī)組控制系統(tǒng)采用數(shù)字化儀控系統(tǒng)Ovation平臺，由于Ovation儀控系統(tǒng)設(shè)計、供貨滯后，在海陽AP1000 1#機(jī)組首次220 kV倒送電時，正式的DCS系統(tǒng)還不可用。為了滿足對倒送電過程的監(jiān)視需要，海陽核電廠采用移動測試站(MTS)來實現(xiàn)對220 kV倒送電過程的監(jiān)視。通過分析移動測試站用于220 kV倒送電的設(shè)計、調(diào)試以及投用過程，證明采用臨時DCS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對倒送電過程監(jiān)視是可行的，為后續(xù)AP1000核電廠220 kV倒送電的監(jiān)視方法提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：移動測試站Ovation220 kV倒送電輔助變壓器數(shù)字化儀控系統(tǒng)

Abstract：The digital I&C system, Ovation platform had been selected for AP1000 control system in Haiyang Nuclear Power Plant, but because of the delay of design and delivery of Ovation, the DCS was not available during 220 kV energization stage of the 1#unit. In order to meet the requirement of monitoring the process of initial energization, the temporary measure using mobile test station (MTS) was adopted in the plant. Through analyzing the procedures of design, commissioning and operation of MTS for monitoring 220 kV energization, the feasibility of using temporary DCS network to implement monitoring of energization was verified. It provided useful reference for the monitoring methods of 220 kV energization in AP1000 nuclear power plants.

Keywords：Mobile test station(MTS)Ovation220 kV energizationAuxiliary transformerDigital I & C system

0引言

海陽核電項目一期工程采用美國西屋電氣公司的AP1000型壓水堆，是國家三代核電AP1000技術(shù)自主化依托項目。機(jī)組控制系統(tǒng)采用數(shù)字化儀控系統(tǒng)Ovation平臺[1]。由于機(jī)組采用新堆型，控制系統(tǒng)在設(shè)計、儀控機(jī)柜供貨方面出現(xiàn)了滯后，所以在1#機(jī)組220 kV倒送電時，機(jī)組正式的DCS系統(tǒng)還不可用[2]。于是海陽核電廠1#機(jī)組在220 kV倒送電時采用了臨時監(jiān)控措施——移動測試站(mobile test station,MTS)，搭建了一套臨時的DCS監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，用來監(jiān)視220 kV倒送電期間輔助變壓器以及電氣系統(tǒng)受電過程。

1移動測試站MTS介紹

移動測試站是Emerson公司生產(chǎn)的一個可移動的Ovation控制系統(tǒng)[3]。移動測試站主要包含數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、標(biāo)準(zhǔn)的Ovation控制機(jī)柜硬件配置、媒體轉(zhuǎn)換器、顯示屏、鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備。移動測試站集Ovation機(jī)柜、操作員站和工程師站的功能于一身,并在服務(wù)器中安裝有齊全的Ovation組態(tài)軟件與應(yīng)用軟件，擁有儲存10 000個I/O點的能力。

1.1　服務(wù)器Drop200的功能

服務(wù)器Drop200作為移動測試站(MTS)的運行和控制中心，具有以下功能。

① 服務(wù)器Drop200運行Ovation工程師站和操作員站軟件，存貯系統(tǒng)組態(tài)數(shù)據(jù)。

② 服務(wù)器Drop200作為數(shù)據(jù)庫，存放所有分布式站點的數(shù)據(jù)、組態(tài)信息。

③ 服務(wù)器Drop200包含了所有可用的許可證信息和Ovation軟件。

④ 服務(wù)器Drop200存儲系統(tǒng)配置信息、控制算法信息和過程測點信息。

1.2　Ovation控制機(jī)柜硬件配置

移動測試站(MTS)具備與Ovation控制機(jī)柜相同的功能，包含的Ovation機(jī)柜硬件配置如下。

① MTS包含Ovation標(biāo)準(zhǔn)控制機(jī)柜的硬件配置，部件安裝在MTS內(nèi)部,不具有Ovation標(biāo)準(zhǔn)控制機(jī)柜外殼。

② MTS具有與Ovation控制機(jī)柜相同的標(biāo)準(zhǔn)四條I/O分支，可以根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備接口需要配置I/O卡件類型。

③ MTS每條分支裝有4個標(biāo)準(zhǔn)I/O基座,I/O卡件安裝在I/O基座上，作為控制器與現(xiàn)場儀表信號的接口，I/O卡件將儀表信號輸入給Ovation控制器使用，并將控制器產(chǎn)生的信號輸出到就地設(shè)備。

④ MTS包含一對冗余的電源模塊，為MTS控制器、I/O卡件、現(xiàn)場儀表提供電源。

1.3　交換機(jī)

交換機(jī)用于服務(wù)器、控制器等站點之間的連接，也可以通過光纖或網(wǎng)線與外部Ovation網(wǎng)絡(luò)連接。

1.4　服務(wù)器Drop200安裝的系統(tǒng)軟件

服務(wù)器Drop200安裝的Ovation軟件版本為3.3.1，應(yīng)用軟件具體名錄如下。

① Control Builder——邏輯組態(tài)軟件；

② Graphics Builder——畫面組態(tài)軟件；

③ Alarms——顯示系統(tǒng)報警；

④ Error log——提供系統(tǒng)錯誤信息；

⑤ Graphics——瀏覽工藝過程畫面；

⑥ Historical Review——瀏覽點測點和歷史數(shù)據(jù)；

⑦ Point Information——查看測點詳細(xì)信息；

⑧ Review——通過篩選查看測點信息；

⑨ Signal Diagram——查看動態(tài)控制邏輯圖；

⑩ Trend——查看測點趨勢。

1.5　MTS移動測試站的功能

移動測試站包含Ovation機(jī)柜、操作員站和工程師站的軟硬件配置，是一個小型的運行控制中心，主要功能如下。

① MTS允許工程師配置、維持和運行Ovation系統(tǒng)[4]；

② 在MTS服務(wù)器上建立Ovation站點、控制策略、測點和系統(tǒng)配置；

③ 在MTS服務(wù)器上建立控制邏輯圖、算法；

④ 在MTS服務(wù)器上組態(tài)工藝流程畫面；

⑤ MTS具備標(biāo)準(zhǔn)的操作員站控制、監(jiān)視功能。

2使用MTS對倒送電的監(jiān)視設(shè)計

2.1　220 kV倒送電的相關(guān)測點

根據(jù)220 kV倒送電監(jiān)視的需要[5]，輔助變壓器及倒送電相關(guān)電氣系統(tǒng)需要監(jiān)視的測點共117個，其中有12個模擬量輸入、105個數(shù)字量輸入。數(shù)字量測點主要包含輔助變壓器相關(guān)電氣保護(hù)、220 kV線路保護(hù)、變壓器冷卻風(fēng)扇、故障錄波等相關(guān)報警設(shè)置點。模擬量測點包含輔助變壓器油位、油溫、繞組溫度、功率、電流測量。

2.2　MTS移動測試站I/O卡件配置

針對不同的輸入信號，MTS移動測試站需要配置相應(yīng)的I/O卡件[6]。根據(jù)需要，選擇數(shù)字量SOE輸入卡，型號為5X00357G04/1C31238H01作為數(shù)字量接口卡件，每個卡件具有16通道輸入，需要配置8個數(shù)字量SOE輸入卡件；模擬量輸入卡件的型號為5X00106G02 / 5X00109G01，每個卡件具有8個通道，需要配置2個模擬量卡件。

① 增強(qiáng)的緊湊事件順序模塊

增強(qiáng)的緊湊事件順序模塊具有16路單端源電流數(shù)字量輸入(觸點輸入)，它們共享一個共模回路，并且都使用模塊的內(nèi)部 48 VDC 電源電壓。如果通道的現(xiàn)場觸點打開，內(nèi)部+48 V的卡上電源會提供一個電流限制觸點濕電壓。當(dāng)觸點關(guān)閉時，將從+10 V卡上電源牽引電流，打開通道的關(guān)聯(lián)光耦合器，由此把關(guān)閉的觸點狀態(tài)“1”轉(zhuǎn)播到I/O總線。16個通道光耦合器和卡上電源變壓器可以為現(xiàn)場數(shù)字量輸入(觸點輸入)電路和模塊的邏輯或I/O總線側(cè)之間提供電隔離。每個現(xiàn)場觸點有獨立的輸入和回路導(dǎo)線連接到模塊的基座端子，或者連接到同一個模塊的現(xiàn)場觸點共享一條共模回路導(dǎo)線。增強(qiáng)的緊湊事件順序模塊提供一個接地故障檢測電路，用來確定任何通道的輸入或回路能否發(fā)現(xiàn)通向接地的低阻抗。單個接地故障線不會導(dǎo)致點數(shù)據(jù)出錯，但是，多個接地故障(如果包括輸入和回路線)就會造成點數(shù)據(jù)出錯。

② HART 模擬量輸入模塊

HART是專為工業(yè)過程測量應(yīng)用設(shè)計的數(shù)字通信協(xié)議。現(xiàn)場測量設(shè)備(變送器)通過4~20 mA的模擬量電流回路連接過程控制系統(tǒng)。HART使用一般頻移鍵控正弦波信號，該信號疊加在標(biāo)準(zhǔn)的4~20 mA過程測量電流回路上。由于HART正弦波信號很小，均值為0，因此電流回路模擬量4~20 mA的信號不會因HART信號的存在而受到明顯影響。使用HART允許現(xiàn)場設(shè)備提供多種測量方式，在只使用4~20 mA的模擬量電流信號時沒有這一特點。智能現(xiàn)場設(shè)備中的4~20 mA模擬量信號、數(shù)字通信甚至電源可在同一對電線上共存。

HART模擬量輸入模塊利用標(biāo)準(zhǔn) +24 V Ovation 主電源為邏輯電路供電。HART 模擬量輸入模塊利用 +24 V 輔助電源為現(xiàn)場電路供電，具體包括所有4~20 mA回路電源、A/D 轉(zhuǎn)換和剩余的輸出通道組件。

移動測試站(MTS)的I/O卡件具體配置如圖1所示。

圖1　移動測試站(MTS)的I/O卡件配置

2.3　軟件組態(tài)

由于移動測試站(MTS)配置的服務(wù)器具有工程師站功能，因此可以使用服務(wù)器中安裝的Develop studio軟件在數(shù)據(jù)庫中對RAT相關(guān)測點進(jìn)行組態(tài)。主要配置工作如下[7]。

① 根據(jù)硬件配置，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建硬件I/O卡件。

② 在數(shù)據(jù)庫中建立117個測點，并定義每個測點的報警信息、模擬量的量程信息，為每個測點分配I/O卡件及通道。

③ 使用服務(wù)器中安裝的Graphic Builder軟件創(chuàng)建倒送電監(jiān)視畫面，并將每個測點的顯示配置在畫面上。

④ 將組態(tài)完成的軟件下裝到MTS內(nèi)的Ovation控制器中。

2.4　MTS與測點的端接設(shè)計

220 kV倒送電相關(guān)測點正式設(shè)計的機(jī)柜主要有Ovation機(jī)柜HY1-PLS-JD-EIO030、HY1-PLS-JD-EIO030Y、HY1-PLS-JD-EIO030Z。為了便于以后臨時監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)向電廠正式DCS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，移動測試站(MTS)放置位置選擇在汽輪機(jī)廠房電子間，與220 kV倒送電需要監(jiān)視測點正式設(shè)計的機(jī)柜在同一房間內(nèi)。

移動測試站(MTS)與倒送電測點的端接采用正式設(shè)計的電纜及其敷設(shè)路徑。在進(jìn)行電纜敷設(shè)時，首先電纜按照設(shè)計的敷設(shè)路徑到達(dá)正式機(jī)柜下部位置，然后沿著電子間下層電纜橋架到達(dá)移動測試站(MTS)所在的位置下方，通過安裝孔洞敷設(shè)到MTS放置位置。敷設(shè)電纜時，要求電纜長度留有足夠的裕度，以便在正式機(jī)柜安裝后，不需要重新敷設(shè)電纜，直接使用從MTS上拆除的電纜。

3移動測試站(MTS)的調(diào)試過程

3.1　FAT試驗

軟硬件及畫面組態(tài)完成后，首先進(jìn)行FAT試驗[8]。對數(shù)字量，使用短接線短接兩個輸入端子，模擬繼電器閉合情況，并在MTS顯示器上檢查數(shù)字量在畫面顯示正確。

模擬量測試，使用4~20 mA信號發(fā)生器在機(jī)柜I/O端子處模擬信號輸入，并在MTS顯示屏上檢查測點在畫面上是否顯示正確。

3.2　通道測試

在MTS完成FAT試驗后，將移動測試站(MTS)搬運至汽輪機(jī)廠房儀控電子間并放置到相應(yīng)位置，然后進(jìn)行倒送電相關(guān)測點的電纜敷設(shè)及端接，端接完畢后就可以進(jìn)行電纜端接檢查和通道試驗[9]。

數(shù)字量通道試驗方法如下。

① 電壓檢查：在MTS側(cè)將信號線從端子上拆下，檢查每根信號電纜上無電壓。

② 使用絕緣測試儀對信號線進(jìn)行絕緣電阻檢查，確認(rèn)電纜無接地故障。

③ 連續(xù)性檢查：就地短接信號線或按下繼電器按鈕讓繼電器閉合，在MTS側(cè)測量信號電纜電阻，檢查信號電纜之間絕緣情況及繼電器接點閉合情況。

④ 重新連接信號線到MTS端子排。

⑤ 就地斷開和閉合繼電器,在MTS顯示屏畫面上檢查繼電器斷開和閉合狀態(tài)是否正確。

模擬量通道試驗方法如下。

① 在MTS機(jī)柜側(cè)斷開就地儀表接線。

② 在就地儀表側(cè)斷開信號線。

③ 在MTS側(cè)測量每根導(dǎo)線對地絕緣電阻。

④ 測量每根導(dǎo)線的連續(xù)性(就地端接地，MTS側(cè)對地測量電阻)。

⑤ 測量屏蔽電纜接地電阻。

⑥ 測量信號電纜電壓和極性，恢復(fù)機(jī)柜側(cè)端子接線(按順序接線，如屏蔽線、負(fù)端、正端)。

⑦ 在就地端用4~20 mA信號發(fā)生器模擬5個點，在MTS顯示屏畫面檢查測點是否顯示正確。

⑧ 恢復(fù)就地接線。

4移動測試站(MTS)對倒送電的監(jiān)視

在220 kV倒送電過程中，運行人員對倒送電過程相關(guān)測點進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)倒送電過程中的各種報警和異常狀況。各種數(shù)字量報警都正確地顯示在MTS畫面上，并且無任何誤報情況發(fā)生，同時模擬量測點輔助變壓器的相關(guān)功率、電流、油位、繞組溫度可連續(xù)監(jiān)視。結(jié)果證明,使用移動測試站(MTS)對倒送電過程的監(jiān)視是成功的。

5DCS系統(tǒng)的切換

當(dāng)正式DCS可用時，對220 kV倒送電的監(jiān)視需要切換到正式的DCS系統(tǒng)中。切換時間選擇在電氣系統(tǒng)及輔助變停電檢修窗口實施。切換主要工作如下。

① 將信號電纜從移動測試站(MTS)上拆除，將MTS從廠房移出。

② 按照電纜正式敷設(shè)路徑，將信號電纜接入Ovation機(jī)柜HY1-PLS-JD-EIO030、HY1-PLS-JD-EIO030Y、HY1-PLS-JD-EIO030Z，更換信號電纜標(biāo)簽。

③ 重新進(jìn)行相關(guān)測點的通道試驗，確保控制室操作員站可以正常監(jiān)視切換后的測點。至此切換工作完成。

6結(jié)束語

首次220 kV倒送電是核電廠調(diào)試中比較靠前的工程節(jié)點，這時往往正式儀控系統(tǒng)DCS還未投用。海陽核電廠1#機(jī)組220 kV倒送電過程中使用MTS作為臨時DCS監(jiān)控措施，保證了220 kV倒送電期間對電氣設(shè)備的監(jiān)視，確保了倒送電的順利進(jìn)行，是一次大膽的嘗試，為以后AP1000機(jī)組調(diào)試期間解決此類問題提供了借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 張淑慧,任永忠.AP1000核電廠儀控系統(tǒng)介紹[J].自動化與儀器儀表,2010,31(10):48-51.

[2] 常和春,陳文，杜波，等.越南海防發(fā)電廠電氣倒送電項目組織[J].電力建設(shè)，2010，31(6):103-105.

[3] 滑藏.Ovation系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述[J].河套學(xué)院學(xué)報，2012,10(4):95-99.

[4] 孫裕，趙霞，葉敏.350MW電廠廠級生產(chǎn)監(jiān)控信息系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].自動化儀表，2006，27(2):55-57.

[5] 沙俊強(qiáng).發(fā)電廠倒送電方案分析及控制要點[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013(30):17.

[6] 張波，向賢兵，曾蓉.基于Ovation系統(tǒng)的控制器及I/O組態(tài)研[J].自動化與儀器儀表,2013,169(5):36-39.

[7] 張雄,管宇群.Ovation控制系統(tǒng)點數(shù)據(jù)庫組態(tài)通用模型設(shè)計與軟件應(yīng)用[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012,29(8):229-233.

[8] 王翠芳.核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)開發(fā)過程及其驗證與確認(rèn)[J].自動化儀表,2012,33(7):49-52.

[9] 謝社初.綜合布線工程中電纜傳輸通道測試[J].現(xiàn)代建筑電氣,2010,11(7):19-23.------------------------------------------------------------------------------------------------

中圖分類號：TP29

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201502009

修改稿收到日期：2014-07-18。

作者張得勝(1983-)，男，2005年畢業(yè)于華北電力大學(xué)熱工自動化專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，工程師；主要從事核電站儀控調(diào)試方面的研究。