本特利3500系统组态及典型问题分析

26丨电力系统装备 2019.20

Electric System

2019年第20期

2019 No.20

电力系统装备

Electric Power System Equipment

在机组容量不断增大的同时，自动化程度也得到了不同程度的提升，同时对机组运行的安全性与可靠性提出了更高的要求。为了使汽轮机的安全可靠运转得到有效保障，需要在汽轮机上安装各种型号的安全保护设备，通过这样可以加强对汽轮机的监管。汽轮机安全监视系统是保护与监测二者相结合的一种监视系统，在大型旋转设备中发挥着重要的保护作用。大型高速旋转设备在运行过程中如果出现问题，既会对机械自身造成一定的损伤，同时还会涉及到周围的全部设备，甚至会发生更加严重的后果，如人身伤亡等。通过运用连续性监测系统，可以在机器受到损坏之前进行提前预警，同时在即将发生事故的时刻关闭系统，进而在一定程度上提升设备使用的安全性。

通过在本厂生产过程中运用TSI 系统能够动态监管和储存汽轮机组在启动或运转过程中的重要参数，其既可以显示汽轮机组的运转情况，实现信号越线预警，记录输出信号等，并且还能够为瞬态数据采集管理系统TDM （Twinkling Data Management System ）提供数据，加强对汽轮机组轴系振动、位移等在线诊断，有利于机组安全运行，因而广泛地应用于各种汽轮发电机组上。在珠海金湾电厂2×600 MW 机组主汽轮机及给水泵汽轮机中运用的是本特利内华达公司的3500系统。该系统实际上是本特利企业采取以往框架的方式强化系统中的功能、具有较高的灵活程度，能够为设备提供在线监测功能，适合在机械保护过程中运用3500系统，同时还可以为前期机械设备故障的识别提供可靠的数据信息。1 3500硬件组态

1.1 框架

在本特利3500系统的各框架之间进行相互通讯时，框架能够为其提供稳定的背板通讯，同时还按照相关规定为各个模板提供相应的电源。

1.2 电源模块

本特利3500系统电源模块通常情况下都需要在框架最左边的特殊槽口中安装，其实际上属于半高度模块。3500框架可以安装一个或者是两个电源。这两种电源中的其中一种都可以为框架提供电源。倘若安装了两个电源，就可以在第一个电源电力不足的情况下，使用第二个电源，只要是装一个电源、拆掉或者是安装第二个电源都不会对框架的运转造成直接影响。在这个时候我们可以选择安装4种电源模块中的其中一种，同时上下两个电源不需要保持相同，比如，上面不使用220V AC ，下面却使用24V DC 。

1.3 框架接口模块

一般情况下，3500框架的基本接口都会使用本特利3500

系统框架接口模块，其支持本特利使用框架组态同时能够明确提出机组中信息的专有协议。框架接口模块需要安装在框架中的第一个槽位当中。

1.4 监测器、继电器及通讯网关模块

在安装本特利3500系统的硬件组态过程中，框架接口模块与电源模块都需要按照相关要求安装在指定的槽位中，其他模块能够在框架中随意的安装。

1.4.1 监测器模块

在本特利3500系统中的检测器模块主要是从现场收集传感器输入信号，同时把收集的数据采用各种方法进行有效处理，然后和预警点进行比较，接着由监测器框架输送到框架接口模块、通讯模块等和其他系统进行紧密连接。本特利3500系统包括键相位模块、监测器模块、转速检测器等很多型号的模块。

1.4.2 继电器模块

在本特利3500系统中继电器模块的主要功能是用来输出来自于监测器模块传送的预警信号，其包含冗余半高四通道继电器模块、标准的全高四通道继电器模块以及全高16通道继电器模块。

1.4.3 通讯网关模块

通讯网关模块可以当作是一个转换任务的机械设备，其可以对不同的通讯设备连接到仪器，数据格式或者是语言乃至体系结构不是一个系统。采用串行通讯或者是以太网的形式，把我们选择的状态量与电流值数据按照数字化的方法发送到过程控制系统、历史数据系统等当中，通讯网关模块不会对本特利3500系统的正常运转造成直接影响，其可以保证监测系统在通讯网关模块失效时还能维持其信息的完好性。2 软件组态

微软WINDOWS 2000 作为系统操作平台；System 1作为操作软件，版本5.00；Rack Con figuration Software 作为工程师组态软件，版本3.90以上；组态用户程序。均安装在操作站（工程师站）上。3500检测系统实物图如图1

所示。

图1 本特利3500系统实物图

［摘 要］本文主要是将广东珠海金湾发电有限公司运用的TSI 系统作为研究案例，全面探讨了构成本特利3500系统的软件和硬件，深入分析了组态中存在的典型问题，同时提出了几条有效的优化措施。［关键词］TSI 系统；本特利3500；组态［中图分类号］TP273　　　　　［文献标志码］A 　　　　　［文章编号］1001–523X （2019）20–0026–03

Configuration of Bentley 3500 System and Analysis of Typical Problems

Hu Hai-jun

［Abstract ］In this paper, the TSI system used by our factory is taken as a case study, the software and hardware of Bentley 3500 system are discussed comprehensively, the typical problems in con figuration are analyzed in depth, and several effective optimization measures are put forward.

［Keywords ］TSI system; Bentley 3500; con figuration 本特利3500系统组态及典型问题分析

胡海军

（广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海 519000）

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Electric Power System Equipment 3 典型问题分析

3.1 监测器信号灯的状态

虽然通过监测器信号等的状态不能组态，然而却可以根据监测器信号灯的闪烁情况判断简单的断线故障。一般情况下，本特利3500系统监测器是电池当中经常使用的系统，根据表1中的内容可以清楚地看到本特利3500系统的振动、轴位移信号以及差胀信号状态等的情况，通过这样就能够依据信号灯的闪烁情况查明断路故障发生的原因。

表1 本特利3500系统监测器信号灯汇总表信号名称正常状态断线后现象接线恢复正常后

（未复位）监测卡件型号

振动OK 灯常亮，RX 灯闪亮，旁路灯不亮OK 灯灭，RX 灯闪亮，旁路灯红OK 灯绿闪，RX

灯闪亮，旁路灯不亮3500/

42M-07-00

差胀信号OK 灯常亮，RX 灯闪亮，旁路灯不亮OK 灯灭，RX 灯闪亮，旁路灯红OK 灯绿闪，RX 灯闪亮，旁路灯

不亮

3500/45M-01-00

轴位移信号OK 灯常亮，RX 灯闪亮，旁路灯不亮OK 灯灭，RX 灯闪亮，旁路灯不亮OK 灯常亮，RX

灯闪亮，旁路灯

不亮

3500/

42M-01-00从表1可见，对于轴位移信号来说，无论接线是断线还是正常，其旁路灯均灭。本特利3500系统，3500-42M 系列及45M 系列卡件对于不同的测量信号，其内部的组态是不同的，由此对应的监测器信号灯的状态是不同的。3.2 门槛值与滞后值

在设置键相和转速卡件过程中，一般包括两个选项卡，即门槛值与滞后值。门槛值指的是碰触键相脉冲的门槛值，滞后值实际上指的是触碰键相信号门槛值的滞后，如图2所示。在进行组态时，如果门槛值和滞后值设计的不合理，就会对键相或者是转速信号的正常测量造成直接影响，进而对机组正常的监视带来不利影响。输入信号触发结束触发开始

转速脉冲

滞回电压

槛值

整形后信号

图2 本特利3500系统门槛值与滞后值示意图

滞后电压是门槛电压附件（1/2强，1/2弱）产生触发脉冲

所需的电压。例如，当输入电压高于门槛电压加上1/2的滞后

电压值时，产生触发。如果电压滞后值越高，从输入信号抗

干扰方面来看，说明抗干扰能力越强，假如滞后太大就不可

以触发脉冲。在本特利3500系统中，门槛值分为自动设置与

手动设置两种选择，如果在自动设置时，输入信号正向极大

值与负向极小值的中间值，只有这样才可以拓宽测量的范围，所以自动设置使用的频率比较大。

广东珠海金湾发电有限公司从2016年开始，两台汽轮机

前箱陆续出现变形问题，前箱变形，键相信号及偏心信号的

支架安装在汽轮机前箱外壳上，导致在冷态安装号的键相及

偏心速探头的间隙电压，在机组运行之后会变化很大，由此

导致机组运行之后，汽轮机的键相及偏心信号故障，无法监测。汽轮机前箱的卡涩变形问题，已影响到了汽轮机的安全运行

问题，还不单单是一个偏心测量的问题，汽机专业正在计划

利用机组检修时对其彻底处理。

3.3 报警输出模式

在监测器卡件组态整理的各个通道中，都包括报警模式

选项，报警模式可以分为两种：保持与不保持。保持实际上

是报警只要发出，这个通道条件就需要保持触发状态，虽然

在测量值下降到报警设定以后，仍然保持触发模式，直到对

其采用手动的方式进行复位。

若在继电器模块中使用逻辑“与”的判据，则对应监测器卡件组态中应选择 NO latching 模式，防止报警状态保持而导致设备误动。

3.4 “与”表决逻辑设置

特利3500系统继电器输出的与逻辑选项说明“Normal And （正常与）”：当两个或多个通道相与后输出的逻辑，一旦其中某个通道进入非OK 状态（如传感器回路故障），该通

道将从这组逻辑中去除；剩下的通道担当逻辑的输出。“Ture

And （真与）”：当两个或者多个通道相与后输出的逻辑，即使其中某个通道进入非OK 状态，该通道仍将保留在整个逻辑中。

例：3500系统用于检测某汽轮机轴承的振动，在X 和Y 方向进行轴振的测量。用户修改了逻辑使X 向危险与Y 向报警相与来作为跳车信号。假设因为某种原因，X 向传感器通道故障，如果选择的是“Normal And ”，一旦Y 向输入信号超过报警值，整个逻辑将会输出一个跳车信号，而如果选择的是“Ture And ”，任何传感器的故障都会使该跳车具有的逻辑失去

应有的效力。在继电器通道组态过程中，无论哪个通道都包括表决逻辑设置的选项，同时包括选择正常与或者是真与。如果选择的是正常与，同时单独的报警参数存在较大的

差别，那么这个参数就会被做与运算；倘若选择的是真与，单独预警参数出现不寻常，那么这个参数依然是按照真值参与到逻辑当中，然而参数在不正常时，监视器模块会把真值设置成0，换言之就是屏蔽该报警通道。

3.4.1 振动

对于汽轮机振动跳闸逻辑基本上有3种设计方式：①单点“或”跳机逻辑；②同轴承“与”跳机逻辑；③相邻轴承“与”跳机逻辑。广东珠海金湾发电有限公司采用第三种逻辑设置，且采用“Ture And （真与）”方式，当通道故障时置“0”，该通道仍然保留在逻辑中，当两个通道故障时，不输出跳闸信号。3.4.2 轴向位移

这里需要说明的是本特利3500系统对于不同的监测信号，

其“与表决逻辑”的设置也是有不同的处理的。比如，振动信

号属于第一类情况，可以对其组态为真与方式；而轴向位移

属于第三类情况。本特利3500系统继电器卡件的正常与运行、真与运行选择对轴向位移是不起作用的。即使选择了“真与”方式，当出现了回路故障时，该通道不会被置“0”。也就是说本特利3500系统继电器卡件对于轴向位移信号回路的故障是没有办法进行自动处理的，需要对其进行一定的线路改造，以便实现对轴向位移信号回路故障时对其进行信号剔除。广东珠海金湾发电有限公司之前机组使用的是3500/32继电器，此继电器无法读取监测卡件的OK 状态；为了能够将轴向位移回路断线造成的误跳机信号与轴向位移真正的轴向位移大跳机信号进行识别，需要读取轴向位移监测卡件的非ok

状态；因此，需要将本特利3500/32卡件改为3500/32M 卡件，32M 卡件能够读取轴向位移监测卡件的非OK 状态，这样将原轴向位移大跳机信号与非OK 状态信号（常闭触点）串联输出，就能实现将轴位移回路故障的情况剔除，避免因轴位移测量回路故障而导致的误跳机组的发生,保证机组的安全运行。

3.5 高压缸差胀、低压缸差胀冗余配置广东珠海金湾发电有限公司原有高压缸胀差、低压缸胀差仅仅各有一套配置，不符合《防止电力生产事故的二十五项重点要求》、《火电厂安全性评价》等关于重要的保护信号必须进行冗余配置的相关要求。因此，在机组汽轮机前箱处增加多一路高压缸胀差测量装置（和原先的测量装置逻辑相与）；在机组汽轮机6W 处增加多一路低压缸差胀测量装置（和原先的测量装置逻辑相与），提高胀差测量的准确性和安全性。

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4 结语

通过研究某汽车轮发电机正常运行期间TSI 系统的故障分析，同时提出并实施了相应的优化方案，在一定程度上使汽轮机主保护误动的概率下降，同时还可以为相同种类的机组TSI 监测、处理问题等方面提供有效的借鉴。

参考文献

[1] 本特利内华达公司.3500/42电涡流位移传感器/速度加速度传感器

监测器模块操作及维护手册[M].美国：本特利内华达公司，1995.

[2] 朱北恒，孔长生.火电厂热工自动化系统试验[M].北京：中国电力出版社，2005.[3] 余成波.传感器与自动检测技术[M].北京：高等教育出版社，

2009.

1 智能化水电厂特征

智能电厂是指在广泛采用现代化数字信息处理和通信技术的基础上，集成智能的传感与执行、控制和管理等技术，达到更安全、高效、环保的运行效果，与智能电网相互协调的发电厂。

智能电厂的本质是信息化与智能化技术在发电领域的高度发展与深度融合，体现在大数据、物联网、可视化、先进测量与智能控制等技术的系统化应用方面，主要特征是泛在感知、自适应、智能融合与互动化。通过这些特征，可以将水电厂的智能化程度进行对比，许多水电厂也以此为标准，对电厂进行不同程度的改造，以达到智能化水电厂的特征要求。2 漫湾电厂概况

漫湾电厂位于澜沧江中游河段，是云南省第一座百万千瓦级大型水电厂，也是全国第一座大型水电工程，总装机容量167万kW ，1993年投产运行，总库容9.2亿m 3，调节库容2.57

亿m 3

，在云南电网系统中担负基荷及调频、调峰和事故备用任务，为“一厂三站”式分布，实施远方集中控制。

近年来，电厂以机组检修为契机，不断对老旧设备进行更换改造，通过引入黑科技、新设备，来降低机组和设备故

障率，减少不必要的资源浪费。2018年12月，漫湾电厂正式进入“无人值班”运行模式。

3 智能化水电厂建设思路在漫湾电厂的实际应用

漫湾电厂投产时间长，设备新旧不一，许多设备和技术都难以在这里实现应用和创新，但为了响应国家号召，为员工谋求更长远的发展，漫湾电厂以自身实际情况出发，分析设计了一套适合电厂本身的智能化水电厂建设方案，并加以实施。

3.1 引入移动报警系统

《智能电厂技术规范》提出，智能电厂应实现“可互动”要求，一是支持可视化、消息推送等丰富的信息展示与发布功能，使运行和管理人员能够准确、及时地获取与理解需关注的信息。漫湾电厂计算机监控系统移动报警终端于2015年搭建，系统采用移动企信通+猫池的冗余配置方式，遵循智能电厂“信息化”原则，保证“无人值班”安全可靠，对现有移动报警系统进行升级改造，在现有移动企信通的基础上增配电信（或联通）企信通，使其达到移动、电信（或联通）双运营商冗余，主要工作开展如下。

（1）在应急待命点增配一台服务器、一套音频功放、一

［摘 要］本文介绍了现阶段科学技术在水电厂的应用，并以漫湾电厂为例，详细介绍了新技术在漫湾电厂的实际应用，通过理论与实际相对比，介绍了漫湾电厂引入新技术后的优势与不足，对于水电生产单位，如果可以通过使用某些科技设备来替代人工，那么就可以大大减少因人工造成的某些失误，降低人身伤害事故发生率。［关键词］电厂；人工智能；无人值班；工业化；信息化；中国制造［中图分类号］TV736　　　　　［文献标志码］A 　　　　　［文章编号］1001–523X （2019）20–0028–02

Practical Application of Intelligent Hydropower Station Construction

Thought in Manwan Power Plant

Yu Xiao-xin ，Yang Chun-gui ，Wu Jin-bo

［Abstract ］This paper introduces the application of science and technology in hydropower plants at present, and takes Manwan Power Plant as an example, introduces in detail the practical application of new technology in Manwan Power Plant. By comparing theory with practice, it introduces the advantages and disadvantages of Manwan Power Plant after introducing new technology. For hydropower production units, if some new technologies can be used, the advantages and disadvantages of Manwan Power Plant will be introduced. By replacing manual labor with scienti fic and technological equipment, some mistakes and personal injuries caused by manual labor can be greatly reduced.

［Keywords ］power plant; arti ficial intelligence; unattended; industrialization; informatization; made in China 关于智能化水电站建设思路在漫湾电厂的实际应用

虞晓昕，杨春贵，吴劲波

（华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂，云南临沧 675805）