汉川电厂#2汽轮机系上海汽轮机厂300MW亚临界一次中间再热冷凝式汽轮机。机组热控系统改造选用XDPS-400+分散控带系统，汽机岛、锅炉岛、电气ECS控制实现一体化。原危急遮断系统(ETS)保护装置是上海电气自动化设计研究所1998年产品，由分立电子元器件与继电器逻辑构成，2004年DCS改造后将ETS保护装置纳入XDPS-400"分散控带系统中，实现DCS控制一体化。

一、ETS系统结构

1.硬件构成系统硬件配置如图1所示。

ETS保护装置是DCS分散控制系统的一个子系统，由控制机柜和端子接线柜两部分组成。系统硬件包括一对冗余的分布式处理单元DPU、三对冗余的BCnet网络型站控制卡、二个8接口HUB、三块SDP转速测量与保护卡、九块LPC逻辑保护卡、一块DI开关量输入卡、一块DO开关量输出卡、各卡件相对应的端子板、一块保护投切开关板、一个22OVAC电源分配箱、一个11OVAC电源箱、一对冗余的+5V/±l5V电源组件、一对冗余的+24V电源组件等。

2. I/0点数

总点数76点，其中输入53点、输出23点。

3. 通信方式

(1)模件通信

I/0模件与BCnet网络控制卡之间以并行总线方式通信，通信在出口/入口均采用隔离，以保证模件故障时隔离。同时，I/0模件又具有独立性，当检测到主模件故障时，输出信号会根据预先的设置保持在设定值上。

(2)I/0站通信

所有的BCnet卡都挂在I/0总线上，与DPU进行通信，BCnet卡承担通信中转和卡件管理的工作。采用以太网通信方式，并联冗余，RJ45网络线，l00Mbps速率，IEEE802.3协议。

(3)DPU站通信

每个DPU均有两个独立的网络(A网和B网)通信接口，1OOMbps速率，TCP/IP协议，与高速，实时网分交换机连接，实现数据的广播和接收。

(4)DCS网络通信

采用光纤环网络通信方式，冗余的实时数据高速公路由RTFNET网构成。RTFNET采用快速以太网技术构建，核心部件是德国网Hirchmann工业必太网交换机，传输介质采用多模光缆，1OOMbps通信速率。

二、遮断功能实施

1.遮断项目

ETS系统设计有18个遮断项目:EH油压低、凝汽器真空低、轴位移夫、汽机差胀、#1~#7轴振动大、发电机内部故障、110垢超速、110%兆超速、手动停机、软MFT、硬MFT、DEH失电。

2.LPC模件逻辑

(l)LPCl(LPCll、LPCl2、LPCl3)模件完成EH油压低、轴位移遮断、DEH汽机跳闸、手动停机按钮信号1、锅炉MFTl(软逻辑)等信号的遮断逻辑，如图2所示。

(2)LPC2(LPC2l、LPC22、LPC23)模件完成润滑油压低、汽机差胀、DEH汽机跳闸2、手动停机按钮2、锅炉MFT2(软逻辑)等信号的遮断逻辑。

(3)LPC3(LPC3l、LPC32、LPC33)模件完成凝汽器真空低、发电机内部故障、#1~#7轴振动大、110%超速、114%超速、DEH失电等信号的遮断逻辑。

(4)DEH汽机跳闸信号是指压比低、高排温度高，由DEH综合出一个跳机信号，此保护项目暂末投入使用。

3.电超速保护

(1)转速测量

在汽轮机后缸与发电机连接处的盘车齿轮上，原设计仅安装了两支转速探头。为了防止汽轮机小轴断裂事故造成机组超速保护功能消失，第三支转速探头仍然安装在盘车齿轮上，与DEH中使用的转速控制探头分开布置，在盘车齿轮上方的缸盖上开设安装孔。

(2)电超速保护

三路转速脉冲信号分别进入相对应的三块SDP模件内，被转换为数字量，并与数字整定值(3300rpm和3420rpm)相比较，如超过整定值，则输出开关量信号至SDP端子板上，进行"三选二"判断。输出电超速110%信号和114%信号至LPC31、LPC32、LPC33三块独立的模件中进行判断。每块保护模件的输出再进行一次选取，如果有两个以上的模件输出遮断信号，由硬跳闸回路致使AST电磁阀失电遮断机组，如图3所示。

(3)超速试验

电超速保护回路具备在线试验逻辑功能，实际运行中未使用。静态试验时，利用频率发生器模拟转速脉冲信号进行静态电超速保护110%和114%试验，以检验转速测量、越限判断、硬逻辑回路及电磁阀是否正常。

实动试验安排在汽轮机大小修且机组并网后进行，当轴转速超过遮断整定值110%时遮断机组。114%超速不单独作实动试验，仅作为最后一道安全保护措施。

当进行机械超速试验时，接点MOST闭合，闭锁电超速l10%遮断整定值，试验机械超速时就不会引起电超速110%遮断。但电超速114%不能被禁止，以防止机械超速整定值过高或未动作造成汽机转速上升超过转子极限值，确保在汽机转速达到3420rpm时将机组遮断。

4.保护投切开关

保护投切板上设置了八个开关，用于EH油压低、润滑油压低、真空低、轴位移大、发电机内部故障、轴振动大等六个遮断信号的投切，开关接点分别连入相应的LPC模件中，由编程逻辑完成。

5.遮断在线试验逻辑

EH油压过低、润滑油压过低、真空过低在线试验逻辑均在DPU中生成，试验功能均保留，但考虑到试验块内漏等因素，实际运行中不进行在线试验，并将三个试验块上的电磁阀线圈全部拆卸，且将驱动电源开关置于断开位。

6.硬跳闸回路

图4为第一通道AST1、AST3电磁阀和第二通道AST2、AST4电磁阀配电回路，第一通道为UPS电源，第二通道为DPS电源。

MANTRIP3、MANTRIP4为用户手动停机信号，取自集控室立盘上按钮，为常闭接点。

MFTETS3、MFTETS4为硬MFT动作信号，取自BMS硬逻辑回路继电器常闭接点。

AST1/3(LPCl)、ASTl/3(LPC2)、ASTl/3(LPC3)分别为LPCl、LPC2、LPC3模拟输出的跳机信号，分别取自LPCl、LPC2、LPC3端子板上继电器常闭接点。

AST2/4(LPCl)、AST2/4(LPC2)、AST2/4(LPC3)类同。

7.汽机挂闸方式

汽机挂闸又称ETS复位，设计有两种方式，均可实现汽机挂闸。一是在ETS显示图上点击"汽机挂闸"按钮，二是在DEH升速控制板上点击 "汽机挂闸"按钮信号，都能通过LPCl、LPC2、LPC3模件中RS触发器逻辑块进行ETS复位。

三、设计特点

汽轮机主要参数达到或超出机组运行限制值时的紧急停机逻辑按标准模式设计，但ETS装置自身故障时，应充分考虑在各种极端工况下都能保证汽轮机安全遮断的情况。

l. DCS系统失灵

LPC模件采用CPLD器件的硬件，通过编程的方法，将逻辑固化在LPC模件中，作为一个整体硬件执行，实现ETS跳机保护功能与联锁逻辑。LPC模件独立运行不受DPU的影响，即使DCS系统失灵、各MMI站无法对DPU进行操作控制，此时汽轮机遮断保护逻辑功能仍然正常。也即汽机危急工况下仍然受控于LPC模件，尽管危急情况下CRT操作画面不起作用，但可操作集控室立盘上用户手动停机按钮将汽轮机遮断。

2. DCS电源失去

ETS机柜两路22OVAC电源均来自于DCS电源分配柜，一路是UPS，另一路是DPS(保安电源)。当DCS两路电源失去时，ETS两路电源也必然随之失去，LPC模件中保护逻辑不能被执行，也即出现保护拒动。但是，AST电磁阀配电回路设计特点为线圈带电励磁、失电失磁方式，故仍然可以遮断汽轮机。

3. DEH电源失去

DEH两路电源均失去，电液调节系统失去对汽轮机转速、负荷、压力等主要参数的控制、调节和限制功能。ETS机柜中LPC模件接收到DEH失电信号后，通过逻辑回路完成紧急停机的功能。

4. 锅炉MFT

设计有两种信号遮断。一是BMS机柜中DPU软件组态逻辑发出的软MFT信号，来自于MFT交流回路继电器输出接点，在LPC模件上通过逻辑回路遮断汽轮机;二是BMS机柜MFT直流硬跳闸回路发出的硬MFT信号，直接作用于AST电磁阀硬接线回路遮断汽轮机。

5. 114兆电超速

汽轮机转子一般是根据额定转速的115-120%来设定的，一旦转速超过强度极限值，将造成叶片断裂、叶轮松脱、动静部件相碰撞的严重事故。为此，还设计了114%电超速保护。

6. 失去一路电源

ASTl、AST3和AST2、AST4两个通道电磁阀11OVAC配电设计成两个相互独立的供电回路。ASTl、AST3为一路，接受UPS电源;AST2、AST4为另一路，接受DPS电源。两路均通过22OVAC/llOVAC变压器转换，任何一路22OVAC电源失电或电源切换瞬间失电只会导致同一个通道内的两只AST电磁阀失电，不会遮断汽轮机。

7. 防逻辑误修改

LPC模块中逻辑功能块和点名不能被DPU修改，有效地杜绝了人为因素造成的保护误动和拒动。

8. 冗余设计

(1)三重冗余结构

由图1和图2所示，#1~#3 I/0站上同序号相对应的LPC模件接受同样的跳机信号，分别进行逻辑判断，并同时输出跳机信号。这三路跳机信号在LPC端子板上实现了"三选二"判断，当有超过2块LPC模件输出信号时，才发出最终遮断机组的信号。任何一个I/O站上的任意一个LPC模件故障，均不影响遮断逻辑。

(2)四选二逻辑

63LPl一63LP4 EH油压过低、63LBOl~63LBO4润滑油压过低、63LVl~63LV4真空过低压力开关停机信号处理，均采用四选二逻辑。当某一个通道中的一个或者两个压力开关动作时，该通道的AST电磁阀不会