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[摘 要]汽轮机保护系统是由继电器、控制系统设备等组件组成的复杂系统。当前，由于汽轮机保护系统使用了大量的继电器组件设备，因此，一旦发生系统故障，不利于系统管理人员的维修。另外，系统的电源等级系数不高，导致汽轮机保护系统经常发生误动。所以，本文为了实现汽轮机保护系统中各个子系统的安全管理，采用了可编程控制器和组态软件对汽轮机保护系统进行优化配置，提高了系统的报警功能和可操作性能以及在线组态能力，因此，具有重要的研究意义。
[关键词]开放式汽轮机；保护与控制系统；PLC网络
中图分类号：X256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0071-01
1、序言
汽轮机保护系统是保证我国发电电厂安全性的重要系统。当前，我国国产汽轮机保护系统基本上都是采用继电器来实现逻辑的控制和管理。随着现代化科学技术的进步，可编程控制器和通讯技术的快速发展，导致我国发电电厂对安全使用需求的要求变得越来越高，越来越严苛，由继电器构成的汽轮机保护系统已经不能够满足当前发电电厂的安全使用标准，系统研发人员为了满足当前市场使用需求，对汽轮机电力保护系统的安全性和自动化管理进行深入研究，通过可编程控制器和组态软件实现了汽轮机保护系统的优化配置，给我国电力系统的自动化控制带来了新的发展机遇。随着市场经济的发展，我国电力部门对汽轮机保护系统的安全使用性能标准提出了更高的要求，因此，本文对控制系统进行了研究，通过对保护系统的优化配置来实现开放式汽轮机保护与控制系统的优化管理。
2、开放式汽轮机保护与控制系统存在的问题
本文通过查阅了大量的文献资料，经过研究知道了以继电器为主研发的汽轮机保护系统当前存在着以下问题，如下所示：
（1）由于我国大部分汽轮机保护系统都使用了继电器作为系统的核心研发组件，导致系统在研发设计上变得非常复杂，一旦系统出现故障，就容易造成继电器误动，导致系统维护管理人员需要花费大量的时间来进行维护管理，不仅浪费了大量的时间，而且还降低了系统管理人员的工作效率。
（2）由于汽轮机保护系统使用了大量的继电器来实现系统的研发设计，因此，系统操作管理人员很难在较短的时间内对继电器进行实施监控管理。另外，系统在运行过程中，由于系统操作管理人员没有正确掌握好系统的过程变量的变化情况，导致系统操作管理人员在操作运行系统的时候，没有有效的操作管理方法对系统的即使状态和设备运行现状进行管理，因此，一旦系统发生事故，系统操作管理人员很难在短时间内排出故障。
（3）汽轮机保护系统在研发设计的过程中，研发人员没有注重电源的安全等级管理，一旦发电电厂出现了电源问题，那么系统就会直接进入瘫痪状态，无法运行。
（4）汽轮机保护系统不能够将检测的现场生产信息情况及时反馈至各个部门的管理人员，无法形成全面的网络管理。
3、开放式汽轮机保护与控制系统的优化配置管理
笔者通过深入调查研究，对汽轮机保护系统的安全等级使用性能上、价格成本上、控制性能上进行了分析。通过多番对比，决定采用日本公司推出的最新的一款可编程控制器和美国推出的组态软件来实现开放式汽轮机保护与控制系统的研发设计，以此来提升汽轮机保护系统的操作性能和监控性能。
（1）系统的优化配置
开放式汽轮机保护与控制系统在研发设计上采用了两块omron cvmid系列CPU单元、一块双机单元、四块CPU底板供电单元、一块以太网接口单元、一块FO控制单元和可扩展底板以及接口单元、一台手持编程器、一台上位机等组件。其中，上位机的作用是用来记录系统发生的事件情况，以此来保护系统的软操作的组件。
（2）系统的保护逻辑优化配置
开放式汽轮机保护与控制系统在研发设计上没有采用继电器组件、保护投退硬开关、汽机超速停机、凝汽器真空低停机、发电机跳闸等组件来实现系统的保护设计，可以有效的降低了人工操作的失误率。因此，系统研发人员对汽轮机主机跳闸、备用凝泵启动联锁、交流润滑油泵启动联锁等组件进行优化，以此来提高系统的保护功能。
（3）系统监控软件的优化设置
系统研发人员对上位机的系统监控软件进行了优化，例如报警画面、事故分析画面、汽轮机画面等。另外，优化后的系统可以快速将事故发生的原因和地点上报给系统管理人员，以便于及时的修改和完善问题，保证系统的安全运行。
4、开放式汽轮机保护与控制系统的性能特点
（1）核心控制安全性能高
汽轮机保护系统采用了双机热备冗余系统，因此，系统存在两个CPU单元。一旦其中一个系统在运行过程中出现了问题，那么另一个系统就会自动运行起来，实现数据信息的同步处理。
（2）系统电源的可靠性高
系统可以控制双机电源的自动切换，例如控制器CPU、IO等电源的冗余配置管理，这样可以提高发电电厂的电源控制管理，即使电厂出现了断电现象，系统仍旧能够保持一定时间的可操作状态。
（3）系统的可扩展性较好
汽轮机保护系统具备可扩展性，因此，能够满足多种通信模件的使用，还能够对数据信息进行采集管理。
（4）实现了系统的在线更换I/O模件的能力
开放式汽轮机保护与控制系统能够满足系统在线更换I/O模件功能的需求。一旦I/O单元在运行过程中出现了故障，系统管理人员可以直接通过手工操作对I/O单元模件进行更换，然后对更换的I/O单元模件进行数据的刷新，这种操作方法能够降低系统生产过程中出现中停风险的概率。
（5）上、下位机运行相对独立
由于汽轮机保护系统的上位机主要用于实现系统的保护管理，例如，对事故进行分析，发出警报提醒、对发生的事故进行记录等功能。因此，系统在机组正常运行过程中，上位机主要是用来监测系统的运行状况的。而下位机控制系统能够直接通过以太网输运管理人员的指令，对保护系统的输入和输出过程以及逻辑操作程序进行控制管理。由于系统的上位机和下位机相对独立，因此，保护系统能够有效的实现人机之间的隔离管理，能够有效的执行系统指令，保证系统机组的正常运行。
5、开放式汽轮机保护与控制系统的作用
（1）能够提高系统的安全性
汽轮机保护系统采用了双机热备冗余技术和双切换电源设计以及在线更换I/O模件的热插拔等技术，有效的提高了系统的抗外部供电风险的能力，降低了系统出现故障的概率，有效的保证了系统安全稳定的运行能力。
（2）提高了系统的在线组态能力
系统采用了在线组态软件技术，一定程度上提高了系统管理人员的办事效率，同时还可以通过在线组态功能实现双机监控管理，极大的消除了监控软件组态中的问题，例如系统出现意外停止生产运行，有效的降低了系统生产运行的风险，提高了汽轮机保护控制系统的运行调控能力。
（3）提高了系统的在线平台管理
汽轮机保护系统采用了在线组态软件系统，实现了系统的实施监控管理功能。系统管理人员只需要在机组运行时进行软件设置管理，就可以对系统实施在线监控管理。
6、总结
本文主要對汽轮机保护控制系统进行了研究，系统采用了可编程控制器和组态软件实现了系统的优化配置管理，提高了系统的安全运行能力，降低了系统发生故障风险的概率，增强了系统办事处理的能力，满足了当前发电电厂的使用需求。
参考文献
[1] 谢朝辉，王文勇.开放式汽轮机保护与控制系统的研制[J].电力建设.2003，（5）：39-41，45.
[2] 裴海瑞.浅析汽轮机TSI保护控制系统[J].科技创新与应用.2015，（7）：54-55.
[3] 麻志彬，崔志斌，何晓辉.汽轮机ETS保护系统控制方案的改进[J].河北电力技术.2015，（A1）：25-26.
[4] 高桂英，刘涛.汽轮机DEH电液调节系统的改造方案探讨[J].炼油与化工.2017，（3）：49-50.
[5] 耿家庆.论高可靠性ETS控制系统设计[J].科学与信息化.2017，（20）：42-43.
作者简介
姓名：唐巍（19820516），性别：男，民族：汉，籍贯：山东省莒县，职务/职称：中级工程师，学历：硕士，研究方向：自动化。
[关键词]开放式汽轮机；保护与控制系统；PLC网络
中图分类号：X256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0071-01
1、序言
汽轮机保护系统是保证我国发电电厂安全性的重要系统。当前，我国国产汽轮机保护系统基本上都是采用继电器来实现逻辑的控制和管理。随着现代化科学技术的进步，可编程控制器和通讯技术的快速发展，导致我国发电电厂对安全使用需求的要求变得越来越高，越来越严苛，由继电器构成的汽轮机保护系统已经不能够满足当前发电电厂的安全使用标准，系统研发人员为了满足当前市场使用需求，对汽轮机电力保护系统的安全性和自动化管理进行深入研究，通过可编程控制器和组态软件实现了汽轮机保护系统的优化配置，给我国电力系统的自动化控制带来了新的发展机遇。随着市场经济的发展，我国电力部门对汽轮机保护系统的安全使用性能标准提出了更高的要求，因此，本文对控制系统进行了研究，通过对保护系统的优化配置来实现开放式汽轮机保护与控制系统的优化管理。
2、开放式汽轮机保护与控制系统存在的问题
本文通过查阅了大量的文献资料，经过研究知道了以继电器为主研发的汽轮机保护系统当前存在着以下问题，如下所示：
（1）由于我国大部分汽轮机保护系统都使用了继电器作为系统的核心研发组件，导致系统在研发设计上变得非常复杂，一旦系统出现故障，就容易造成继电器误动，导致系统维护管理人员需要花费大量的时间来进行维护管理，不仅浪费了大量的时间，而且还降低了系统管理人员的工作效率。
（2）由于汽轮机保护系统使用了大量的继电器来实现系统的研发设计，因此，系统操作管理人员很难在较短的时间内对继电器进行实施监控管理。另外，系统在运行过程中，由于系统操作管理人员没有正确掌握好系统的过程变量的变化情况，导致系统操作管理人员在操作运行系统的时候，没有有效的操作管理方法对系统的即使状态和设备运行现状进行管理，因此，一旦系统发生事故，系统操作管理人员很难在短时间内排出故障。
（3）汽轮机保护系统在研发设计的过程中，研发人员没有注重电源的安全等级管理，一旦发电电厂出现了电源问题，那么系统就会直接进入瘫痪状态，无法运行。
（4）汽轮机保护系统不能够将检测的现场生产信息情况及时反馈至各个部门的管理人员，无法形成全面的网络管理。
3、开放式汽轮机保护与控制系统的优化配置管理
笔者通过深入调查研究，对汽轮机保护系统的安全等级使用性能上、价格成本上、控制性能上进行了分析。通过多番对比，决定采用日本公司推出的最新的一款可编程控制器和美国推出的组态软件来实现开放式汽轮机保护与控制系统的研发设计，以此来提升汽轮机保护系统的操作性能和监控性能。
（1）系统的优化配置
开放式汽轮机保护与控制系统在研发设计上采用了两块omron cvmid系列CPU单元、一块双机单元、四块CPU底板供电单元、一块以太网接口单元、一块FO控制单元和可扩展底板以及接口单元、一台手持编程器、一台上位机等组件。其中，上位机的作用是用来记录系统发生的事件情况，以此来保护系统的软操作的组件。
（2）系统的保护逻辑优化配置
开放式汽轮机保护与控制系统在研发设计上没有采用继电器组件、保护投退硬开关、汽机超速停机、凝汽器真空低停机、发电机跳闸等组件来实现系统的保护设计，可以有效的降低了人工操作的失误率。因此，系统研发人员对汽轮机主机跳闸、备用凝泵启动联锁、交流润滑油泵启动联锁等组件进行优化，以此来提高系统的保护功能。
（3）系统监控软件的优化设置
系统研发人员对上位机的系统监控软件进行了优化，例如报警画面、事故分析画面、汽轮机画面等。另外，优化后的系统可以快速将事故发生的原因和地点上报给系统管理人员，以便于及时的修改和完善问题，保证系统的安全运行。
4、开放式汽轮机保护与控制系统的性能特点
（1）核心控制安全性能高
汽轮机保护系统采用了双机热备冗余系统，因此，系统存在两个CPU单元。一旦其中一个系统在运行过程中出现了问题，那么另一个系统就会自动运行起来，实现数据信息的同步处理。
（2）系统电源的可靠性高
系统可以控制双机电源的自动切换，例如控制器CPU、IO等电源的冗余配置管理，这样可以提高发电电厂的电源控制管理，即使电厂出现了断电现象，系统仍旧能够保持一定时间的可操作状态。
（3）系统的可扩展性较好
汽轮机保护系统具备可扩展性，因此，能够满足多种通信模件的使用，还能够对数据信息进行采集管理。
（4）实现了系统的在线更换I/O模件的能力
开放式汽轮机保护与控制系统能够满足系统在线更换I/O模件功能的需求。一旦I/O单元在运行过程中出现了故障，系统管理人员可以直接通过手工操作对I/O单元模件进行更换，然后对更换的I/O单元模件进行数据的刷新，这种操作方法能够降低系统生产过程中出现中停风险的概率。
（5）上、下位机运行相对独立
由于汽轮机保护系统的上位机主要用于实现系统的保护管理，例如，对事故进行分析，发出警报提醒、对发生的事故进行记录等功能。因此，系统在机组正常运行过程中，上位机主要是用来监测系统的运行状况的。而下位机控制系统能够直接通过以太网输运管理人员的指令，对保护系统的输入和输出过程以及逻辑操作程序进行控制管理。由于系统的上位机和下位机相对独立，因此，保护系统能够有效的实现人机之间的隔离管理，能够有效的执行系统指令，保证系统机组的正常运行。
5、开放式汽轮机保护与控制系统的作用
（1）能够提高系统的安全性
汽轮机保护系统采用了双机热备冗余技术和双切换电源设计以及在线更换I/O模件的热插拔等技术，有效的提高了系统的抗外部供电风险的能力，降低了系统出现故障的概率，有效的保证了系统安全稳定的运行能力。
（2）提高了系统的在线组态能力
系统采用了在线组态软件技术，一定程度上提高了系统管理人员的办事效率，同时还可以通过在线组态功能实现双机监控管理，极大的消除了监控软件组态中的问题，例如系统出现意外停止生产运行，有效的降低了系统生产运行的风险，提高了汽轮机保护控制系统的运行调控能力。
（3）提高了系统的在线平台管理
汽轮机保护系统采用了在线组态软件系统，实现了系统的实施监控管理功能。系统管理人员只需要在机组运行时进行软件设置管理，就可以对系统实施在线监控管理。
6、总结
本文主要對汽轮机保护控制系统进行了研究，系统采用了可编程控制器和组态软件实现了系统的优化配置管理，提高了系统的安全运行能力，降低了系统发生故障风险的概率，增强了系统办事处理的能力，满足了当前发电电厂的使用需求。
参考文献
[1] 谢朝辉，王文勇.开放式汽轮机保护与控制系统的研制[J].电力建设.2003，（5）：39-41，45.
[2] 裴海瑞.浅析汽轮机TSI保护控制系统[J].科技创新与应用.2015，（7）：54-55.
[3] 麻志彬，崔志斌，何晓辉.汽轮机ETS保护系统控制方案的改进[J].河北电力技术.2015，（A1）：25-26.
[4] 高桂英，刘涛.汽轮机DEH电液调节系统的改造方案探讨[J].炼油与化工.2017，（3）：49-50.
[5] 耿家庆.论高可靠性ETS控制系统设计[J].科学与信息化.2017，（20）：42-43.
作者简介
姓名：唐巍（19820516），性别：男，民族：汉，籍贯：山东省莒县，职务/职称：中级工程师，学历：硕士，研究方向：自动化。