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摘 要采用继电器回路来实现的汽机危急遮断系统，由于运行时间长，控制柜各种分立元件及设备已出现不同程度的老化情况，其
可靠性日益变差，存在较严重的安全隐患，我们采用了基于PLC控制的汽机保护系统，保证了机组安全、连续地运行，降低了设备的维
护费用。
关键词电厂；汽机保护；PLC；继电器
中图分类号TK文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)091-0155-01
目前大型发电厂的控制水平较高，主厂房控制系统一般都采用DCS控制。DCS系统的网络、电源、各控制站的控制器、重要的一次信号都采用了冗余，系统整体可靠性极高，故系统的联锁、保护功能基本上都由DCS完成。为了分散危险，汽机危急遮断系统（Emergency Trip System 简称 ETS）仍然由独立的汽机保护系统，为追求高可靠性，此系统已经开始大规模的使用PLC控制了。
对于小型或九十年代前建设的发电厂而言 ，受制于资金影响，控制系统一般不会采用DCS，资金情况较好时最多采用小型计算机监控系统（DAS+MCS）。因这种控制方式保留了常规控制盘台及所有的后备手操，故对小型计算机监控系统的可靠性要求不高，基本上未作冗余要求，也不能让其完成系统的联锁、保护功能。这样汽机保护系统将完成大量的保护联锁功能，且控制盘台上将设置大量的与汽机保护系统有关的后备开关，这些都比大机组的汽机保护系统复杂得多。
国电丰城发电有限公司建设于九三年，主厂房控制系统采用进口Max1000系统，DEH采用WDPF系统，ETS系统则采用继电器控制。
1两种控制方式的对比
1.1继电器的控制
小型火力发电厂汽机保护都采用传统的继电器控制，从使用效果来看，存在很多问题，主要表现在以下几个方面。
1）继电器器数量较多，种类复杂。汽机保护的单项保护及联锁保护功能较多。这些单项保护的逻辑及控制输出回路都将由继电器、接触器完成，为完成复杂的联锁、保护及报警功能将采用大量的继电器、接触器。
2）继电器规格种类较多，接线繁杂，不易维护。因逻辑回路由继电器触点搭接，且逻辑功能较多，故需要的继电器、接触器规格种类较多，每个继电器的触点使用量较多，有的达到8副触点全部使用完后还需要并接扩展继电器，故盘内联络线非常多，另外因继电器规格不同，其接线端触点定义也不相同，造成将来的调试、检修相关维护的困难。
3）故障率高。盘内继电器种类较多，各继电器的触点使用较多，任意一个继电器故障都将引起多个保护回路的故障，这将导致机组投运后检修工作量的增大，且每次检修难度较大。
4）较难实现单项保护的冗余设置。因采用继电器搭接逻辑，不宜设置单项保护的三取二冗余功能，这是因为继电器本身的可靠性就不高，实现三取二冗余功能其接线回路将非常复杂，故障概率提高。没有三取二冗余功能，保护的可靠性将大打折扣。
5）较难实现遮断电磁阀的在线试验。要通过继电器搭接来实现遮断电磁阀的在线试验功能是一件复杂的事情，同样会造成故障概率的提高，得不偿失。
6）灵活性不够。采用硬接线完成的保护对现场设备一般是唯一的，现场元件一旦发生变化，则必须修改盘内接线。
7）设计复杂。大量的设计工作难度主要集申在继电器的接线图上，整张图纸接线复杂，接线易错，且校核时不易发现。
1.2PLC控制方案
采用PLC控制可解决继电器控制存在的问题，以下是采用PLC实现汽机保护的优点：
1）逻辑运算功能强大。PLC具有强大的逻辑运算功能，对于汽机保护这样的简单逻辑运算是完全可以胜任的。
2）故障率低。PLC的故障率极低，可靠性远高于继电器搭接的硬接线。同时PLC可以实现系统的冗余设置及一次信号的三取二冗余设置，极大的提高保护的可靠性。另外继电器的触点使用量大幅降低，这也降低了整个系统的故障率。
3）盘内接线简明。汽机保护的逻辑运算由PLC完成后，盘中无继电器搭接的逻辑运算接线，故盘内接线简单明了，便于查线、调试和检修。
4）适应性、灵活性好。在控制逻辑变化时PLC只需修改组态即可实现，无需修改硬接线。在现场一次元件发生变化时，同样也可修改程序来满足一次元件的变化，同时可少改或不改盘内接线及送出电缆就可满足现场元器件的控制要求。
5）可以实现在线试验。当汽轮机具备在线试验条件时，用PLC搭接的汽机保护可轻易地实现遮断电磁阀在线试验，通过试验可及时发现问题，及早处理，避免事故的发生。
6）调试、维护简单快捷。因逻辑功能由PLC完成，且输入输出继电器接线有规律可循，故调试简单、快捷。PLC采用标准组态语言，简单易学，对检修人员要求不高，另外PLC具有强大仿真、自检、数据记录功能，便于电厂的调试、检修维护。当采用系统冗余时可在线更换故障的卡件，减少不必要的停机次数，提高电厂的效益。
7）提高了动作顺序分辨率。对所有输入点实现毫秒级事故追忆，记录可靠准确。
8）人机接口友好。采用分体式上位机监控，可以很方便监测信号并记录，便于问题查找和分析，界面友好，功能齐全，也利于运行和
监控。
2汽机保护系统的选型和设计
2.1PLC控制器的选型
PLC的选型直接关系到控制系统的可靠性及造价，经过我们调研和分析，最终选用了德国西门子公司的S7—300型PLC，这种PLC在国内电厂应用较为广泛，可靠性较高而价格较低，完全适用于本系统。采用双PLC控制器并行工作，并能实现故障自诊断，进一步保证了系统的可
靠性。
2.2设计原则
由于本次只是改造项目，原来逻辑功能经过多运行，能满足汽机保护的要求，为确保机组安全、稳定运行，我们的设计原则是：维持与原逻辑功能的一致性，控制柜大小一样。因此在改造前多次核对原逻辑与实际逻辑，发现问题及时改正，这样才能保证设备在发货前逻辑基本吻合，最终保证安装和调试顺利进行。
3汽机保护系统的改造实施过程
由于这次只是改造换型，它的成功与否直接影响机组的安全、稳定运行，因此改造的每个环节都是很关键，尤其是改造过程需要认真仔细拆、接每一根线，我们严格按照作业指导书的要求进行，主要做了以下工作：
1）原控制柜和接线的拆除。先从电气回路中断开原控制柜的电源，并挂牌，确保无电后，开始拆除原控制内与外回路的接线，在拆线时，弄清每根线的作用并做好标识，待所有外回路的接线拆除后，再拆除原控制柜。
2）新控制柜的安装和接线。新控制柜安装到位后，准备开始接线，在接线前需对每根线进行绝缘测量，在保证合格情况下，开始按照新图纸进行接线，并重新套用新标识。
3）新控制系统的调试。在所有接线工作完成后，开始进行调试，调试分为静态和动态调试。静态调试主要项目有：①检查电源的正确性与绝缘测量，合格后方可送电。②根据ETS控制原理图及端子接线图逐一检查每个I/O接线，直到准确无误。③检查操作面板的状态指示灯的正确性。动态调试主要有：①分步试运转时，在设备运行前由热控检修人员与相关专业（运行、机务等）配合，在调试部协调下进行联锁保护的传动试验及操作交底。②联锁、保护传动试验时，各条件必须在就地满足，以保证设备的安全保护功能可靠。③在ETS面板上做#1通道试验，然后做#2通道试验。例如做ETS面板#1通道低EH油压试验：钥匙功能切换开关置试验位置，按下#1通道LP试验铵钮，至使与压力开关
“63-1/LP”和“63-3/LP”同一管道上的试验电磁铁动作，泄放该道上油压，在油压降至低于遮断值时，“63-1/LP”和“63-3/LP”动作，点亮面板上LP#1、LP#3指示灯，现场20-1/AST、20-3/AST电磁铁失磁动作，试验完后放开按钮，进行复位。④其它跳闸项目（LBO、LV等）及#2通道试验类同。⑤做ETS的跳闸传动试验，采用泄油压等方法来完成传动试验。⑥对在试运行中出现的问题，作好记录，并及时解决。
4结束语
汽机保护系统采用PLC控制系统，在改造费用不多的情况下，增加了汽机保护系统的安全性、可靠性，减少了日常的维护量，这对中小型电厂有着非常重要的参考意义。通过本次实际应用，相信在今后新安装的发电机组中，汽机保护使用PLC的电厂将越来越多，老电厂的此类改造项目也将越来越多。
参考文献
[1]张业才.汽轮机低压纯电调控制系统的应用[J].上海电力学院学报,2002,01.
[2]郭志波.PLC在75t/h锅炉汽包水位控制中的应用[J].仪器仪表标准化与计量,2002,03.
可靠性日益变差，存在较严重的安全隐患，我们采用了基于PLC控制的汽机保护系统，保证了机组安全、连续地运行，降低了设备的维
护费用。
关键词电厂；汽机保护；PLC；继电器
中图分类号TK文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)091-0155-01
目前大型发电厂的控制水平较高，主厂房控制系统一般都采用DCS控制。DCS系统的网络、电源、各控制站的控制器、重要的一次信号都采用了冗余，系统整体可靠性极高，故系统的联锁、保护功能基本上都由DCS完成。为了分散危险，汽机危急遮断系统（Emergency Trip System 简称 ETS）仍然由独立的汽机保护系统，为追求高可靠性，此系统已经开始大规模的使用PLC控制了。
对于小型或九十年代前建设的发电厂而言 ，受制于资金影响，控制系统一般不会采用DCS，资金情况较好时最多采用小型计算机监控系统（DAS+MCS）。因这种控制方式保留了常规控制盘台及所有的后备手操，故对小型计算机监控系统的可靠性要求不高，基本上未作冗余要求，也不能让其完成系统的联锁、保护功能。这样汽机保护系统将完成大量的保护联锁功能，且控制盘台上将设置大量的与汽机保护系统有关的后备开关，这些都比大机组的汽机保护系统复杂得多。
国电丰城发电有限公司建设于九三年，主厂房控制系统采用进口Max1000系统，DEH采用WDPF系统，ETS系统则采用继电器控制。
1两种控制方式的对比
1.1继电器的控制
小型火力发电厂汽机保护都采用传统的继电器控制，从使用效果来看，存在很多问题，主要表现在以下几个方面。
1）继电器器数量较多，种类复杂。汽机保护的单项保护及联锁保护功能较多。这些单项保护的逻辑及控制输出回路都将由继电器、接触器完成，为完成复杂的联锁、保护及报警功能将采用大量的继电器、接触器。
2）继电器规格种类较多，接线繁杂，不易维护。因逻辑回路由继电器触点搭接，且逻辑功能较多，故需要的继电器、接触器规格种类较多，每个继电器的触点使用量较多，有的达到8副触点全部使用完后还需要并接扩展继电器，故盘内联络线非常多，另外因继电器规格不同，其接线端触点定义也不相同，造成将来的调试、检修相关维护的困难。
3）故障率高。盘内继电器种类较多，各继电器的触点使用较多，任意一个继电器故障都将引起多个保护回路的故障，这将导致机组投运后检修工作量的增大，且每次检修难度较大。
4）较难实现单项保护的冗余设置。因采用继电器搭接逻辑，不宜设置单项保护的三取二冗余功能，这是因为继电器本身的可靠性就不高，实现三取二冗余功能其接线回路将非常复杂，故障概率提高。没有三取二冗余功能，保护的可靠性将大打折扣。
5）较难实现遮断电磁阀的在线试验。要通过继电器搭接来实现遮断电磁阀的在线试验功能是一件复杂的事情，同样会造成故障概率的提高，得不偿失。
6）灵活性不够。采用硬接线完成的保护对现场设备一般是唯一的，现场元件一旦发生变化，则必须修改盘内接线。
7）设计复杂。大量的设计工作难度主要集申在继电器的接线图上，整张图纸接线复杂，接线易错，且校核时不易发现。
1.2PLC控制方案
采用PLC控制可解决继电器控制存在的问题，以下是采用PLC实现汽机保护的优点：
1）逻辑运算功能强大。PLC具有强大的逻辑运算功能，对于汽机保护这样的简单逻辑运算是完全可以胜任的。
2）故障率低。PLC的故障率极低，可靠性远高于继电器搭接的硬接线。同时PLC可以实现系统的冗余设置及一次信号的三取二冗余设置，极大的提高保护的可靠性。另外继电器的触点使用量大幅降低，这也降低了整个系统的故障率。
3）盘内接线简明。汽机保护的逻辑运算由PLC完成后，盘中无继电器搭接的逻辑运算接线，故盘内接线简单明了，便于查线、调试和检修。
4）适应性、灵活性好。在控制逻辑变化时PLC只需修改组态即可实现，无需修改硬接线。在现场一次元件发生变化时，同样也可修改程序来满足一次元件的变化，同时可少改或不改盘内接线及送出电缆就可满足现场元器件的控制要求。
5）可以实现在线试验。当汽轮机具备在线试验条件时，用PLC搭接的汽机保护可轻易地实现遮断电磁阀在线试验，通过试验可及时发现问题，及早处理，避免事故的发生。
6）调试、维护简单快捷。因逻辑功能由PLC完成，且输入输出继电器接线有规律可循，故调试简单、快捷。PLC采用标准组态语言，简单易学，对检修人员要求不高，另外PLC具有强大仿真、自检、数据记录功能，便于电厂的调试、检修维护。当采用系统冗余时可在线更换故障的卡件，减少不必要的停机次数，提高电厂的效益。
7）提高了动作顺序分辨率。对所有输入点实现毫秒级事故追忆，记录可靠准确。
8）人机接口友好。采用分体式上位机监控，可以很方便监测信号并记录，便于问题查找和分析，界面友好，功能齐全，也利于运行和
监控。
2汽机保护系统的选型和设计
2.1PLC控制器的选型
PLC的选型直接关系到控制系统的可靠性及造价，经过我们调研和分析，最终选用了德国西门子公司的S7—300型PLC，这种PLC在国内电厂应用较为广泛，可靠性较高而价格较低，完全适用于本系统。采用双PLC控制器并行工作，并能实现故障自诊断，进一步保证了系统的可
靠性。
2.2设计原则
由于本次只是改造项目，原来逻辑功能经过多运行，能满足汽机保护的要求，为确保机组安全、稳定运行，我们的设计原则是：维持与原逻辑功能的一致性，控制柜大小一样。因此在改造前多次核对原逻辑与实际逻辑，发现问题及时改正，这样才能保证设备在发货前逻辑基本吻合，最终保证安装和调试顺利进行。
3汽机保护系统的改造实施过程
由于这次只是改造换型，它的成功与否直接影响机组的安全、稳定运行，因此改造的每个环节都是很关键，尤其是改造过程需要认真仔细拆、接每一根线，我们严格按照作业指导书的要求进行，主要做了以下工作：
1）原控制柜和接线的拆除。先从电气回路中断开原控制柜的电源，并挂牌，确保无电后，开始拆除原控制内与外回路的接线，在拆线时，弄清每根线的作用并做好标识，待所有外回路的接线拆除后，再拆除原控制柜。
2）新控制柜的安装和接线。新控制柜安装到位后，准备开始接线，在接线前需对每根线进行绝缘测量，在保证合格情况下，开始按照新图纸进行接线，并重新套用新标识。
3）新控制系统的调试。在所有接线工作完成后，开始进行调试，调试分为静态和动态调试。静态调试主要项目有：①检查电源的正确性与绝缘测量，合格后方可送电。②根据ETS控制原理图及端子接线图逐一检查每个I/O接线，直到准确无误。③检查操作面板的状态指示灯的正确性。动态调试主要有：①分步试运转时，在设备运行前由热控检修人员与相关专业（运行、机务等）配合，在调试部协调下进行联锁保护的传动试验及操作交底。②联锁、保护传动试验时，各条件必须在就地满足，以保证设备的安全保护功能可靠。③在ETS面板上做#1通道试验，然后做#2通道试验。例如做ETS面板#1通道低EH油压试验：钥匙功能切换开关置试验位置，按下#1通道LP试验铵钮，至使与压力开关
“63-1/LP”和“63-3/LP”同一管道上的试验电磁铁动作，泄放该道上油压，在油压降至低于遮断值时，“63-1/LP”和“63-3/LP”动作，点亮面板上LP#1、LP#3指示灯，现场20-1/AST、20-3/AST电磁铁失磁动作，试验完后放开按钮，进行复位。④其它跳闸项目（LBO、LV等）及#2通道试验类同。⑤做ETS的跳闸传动试验，采用泄油压等方法来完成传动试验。⑥对在试运行中出现的问题，作好记录，并及时解决。
4结束语
汽机保护系统采用PLC控制系统，在改造费用不多的情况下，增加了汽机保护系统的安全性、可靠性，减少了日常的维护量，这对中小型电厂有着非常重要的参考意义。通过本次实际应用，相信在今后新安装的发电机组中，汽机保护使用PLC的电厂将越来越多，老电厂的此类改造项目也将越来越多。
参考文献
[1]张业才.汽轮机低压纯电调控制系统的应用[J].上海电力学院学报,2002,01.
[2]郭志波.PLC在75t/h锅炉汽包水位控制中的应用[J].仪器仪表标准化与计量,2002,03.