一种火力发电机组SOE系统的性能测试装置及其方法与流程

本发明涉及电厂设备检测维修技术领域，具体涉及一种火力发电机组SOE系统的性能测试装置及其方法。

背景技术：

常见的分散控制(DCS)系统均含有事件顺序记录(Sequence of Events，SOE)系统，SOE系统是DCS系统中用于异常记录的子系统，它以毫秒级(甚至更小)的分辨率获取事件信息，所记录的是电厂事故，故障发生前后主、辅机的运行状态，事件发生时间，首发事件和连锁发生时间的时间间隔顺序，是电厂分析运行异常、设备故障和生产事故的最重要依据。

随着火电机组日趋规模化和复杂化，生产过程信息瞬间变化万千，以某火力发电厂一期设计4台660MW超超临界燃煤发电机组(下文称“该厂”)为例，DCS系统设计为艾默生OVATION系统，软件版本为3.0.4，按照各类转机功能、工艺流程顺序，将单元机组所有设备分布于27-29对冗余配置的OCR400DPU控制器内，每台机组设计汽机电子设备间1个，用于放置凝结水、闭式水、EH油、润滑油、密封油、定冷水、DEH、ETS、MEH等汽机侧控制机柜，设计锅炉电子设备间1个，用于放置制粉、风烟、给水、协调控制(CCS)、MFT、脱硝等锅炉侧控制机柜，所有控制器通过5-6对双层冗余配置的思科交换机CISCO2950/2960构建成100Mbps以太网总线式控制系统。

仅按照以硬接线方式接入的I/O测点统计，每台机组模拟量测点超5000个、开关量测点超8000个，合计测点总量超一万三千个，若加入各类软逻辑产生的中间点，每台机组的信息量相当庞大，当主机或辅机发生故障时，为了查找出故障的真实原因并采取相应的措施，这时就需要对事件的先后顺序进行追忆打印、分析，当故障发生瞬间，同一时间段(同一秒)内可能会出现大量信息，批量测点超限或报警，而一般DCS系统配置的历史站(OPH)采集数据只能精确到秒级的分辨率，不足以分辨出信号的先后顺序，这就给事故分析带来了极大的困扰，可见SOE系统的重要性。

可以说SOE系统是电厂重要的运行状态监测、记录、事故分析用设备，利用它精确记录和报告预先定义好的汽机、锅炉、电气重要开关量信号的状态变化，对机组的事故分析提供明确有效的线索和证据。

SOE系统的工作过程是：按一定的时间周期(通常为1ms)，对连接到系统的输入I/O通道接点状态进行循环扫描判断，一旦有事件发生(通道被触发)，既按1ms时间间隔顺序记录此后发生的其它联锁事件。

通过DCS系统内置的SOE报警信息查询软件可以查出、打印报警信息列表，并进行故障分析。

DCS系统经过长期运行，硬件电路、电子元器件出现老化，SOE系统可能会出现通道失灵、漏记、错记等现象，例如：有时SOE系统记录的异常事件顺序或事件间隔在逻辑上明显错误，那么在事故分析时就很难确定事故原因，无法正确判断首发事件点，因此很难确定事故的原因，这时候我们就会对SOE系统记录的正确性产生疑问，因此对于投产运行电厂，通过专业测试仪器定期对SOE系统进行性能测试就显得非常必要，理应作为DCS系统性能评估体系中开展的重要一环。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种火力发电机组SOE系统的性能测试装置及其方法，能够及时发现问题，以得到及时解决消除，不断提高其可靠性和稳定性，保障火力发电机组的安全运行。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种火力发电机组SOE系统的性能测试装置，火力发电机组SOE系统包含：若干个不同类型的DPU控制器，每一DPU控制器连接若干个不同类型的SOE检测卡件；网络交换机，分别与若干个不同类型的DPU控制器连接；DCS系统服务器，与所述网络交换机连接；对时模块，与所述DCS系统服务器通信连接；其特点是，该性能测试装置包含：

一SOE信号发生器，可选择性的与同一个DPU控制器的一个或多个SOE检测卡件连接；或者与不同DPU控制器的不同SOE检测卡件连接，用于发送预设时间间隔的开关量信号。

所述的对时模块为GPS时钟、北斗卫星导航系统中的一种或其组合。

所述的预设时间间隔为1ms～5ms之间的任意值。

一种用于上述的火力发电机组SOE系统的性能测试装置的性能测试方法，其特点是，该性能测试方法包含以下步骤：

S1、初始化性能测试装置，获得SOE系统的分辨力；

S2、SOE检测卡件的时间分辨力测试：选择同一块SOE检测卡件的不同通道，通过输入预设时间间隔的多路触发信号，查看其分辨能力，得到SOE检测卡件的时间分辨力测试结果，重复步骤S2，获得每一个SOE检测卡件的时间分辨力测试结果；

S3、同一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试：选择同一个DPU控制器不同位置的SOE检测卡件的通道，通过输入预设时间间隔的多路触发信号，查看其分辨能力，得到同一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试结果，重复步骤S3，获得每一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试结果；

S4、不同的DPU控制器的SOE检测卡件的时间分辨力测试：选择不同DPU控制器所连接的SOE检测卡件，通过输入预设时间间隔的多路触发信号，查看其分辨能力，得到不同的DPU控制器的SOE检测卡件的时间分辨力测试结果；

S5、时钟同步精度测试：选择不同的DPU控制器所连接的不同的SOE检测卡件，通过输入时钟同步的触发信号，查看不同DPU控制器间的时钟同步精度，得到时钟同步精度测试结果；

S6、根据SOE检测卡件的时间分辨力测试结果、同一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试结果、不同的DPU控制器的SOE检测卡件的时间分辨力测试结果及时钟同步精度测试结果，得到SOE系统的性能测试结果。

所述的步骤S6之后还包含一步骤S7，

S7、根据SOE系统的性能测试结果，选择预设性能提高方法，提高SOE系统的精确性。

所述的步骤S1中，SOE系统的分辨力获取方法：

将SOE信号发生器的信号接入SOE检测卡件的输入端，利用SOE信号发生器发送预设时间间隔开关量信号，并改变SOE信号发生器的预设时间间隔，直至SOE系统无法分辨时为止，即为SOE系统的分辨力。

所述的预设时间间隔为1ms～5ms之间的任意值。

所述的步骤S5中，时钟同步精度测试还包含SOE系统的对时步骤：

由DCS系统服务器每秒与对时模块对时，然后各个DPU控制器通过网络交换机与DCS系统服务器对时，若有时差则会经过几个对时周期逐步加上修正值，直至时差消除。

所述的对时模块为GPS时钟、北斗卫星导航系统中的一种或其组合。

本发明一种火力发电机组SOE系统的性能测试方法与现有技术相比具有以下优点：能够及时发现问题，以得到及时解决消除，不断提高其可靠性和稳定性，保障火力发电机组的安全运行。

附图说明

图1为本发明一种火力发电机组SOE系统的性能测试系统的结构框图；

图2为本发明一种火力发电机组SOE系统的性能测试方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种火力发电机组SOE系统的性能测试装置，所述的SOE系统包含若干个不同类型的SOE检测卡件(A4卡件、A5卡件、B3卡件)，若干个不同类型的DPU控制器(Ctrl 4控制器、Ctrl 5控制器、Ctrl 8控制器)，网络交换机100、DCS系统服务器200及对时模块300，所述的每一类型的DPU控制器连接若干个不同类型的SOE检测卡件，所述的若干个不同类型的DPU控制器分别与网络交换机100连接，所述的网络交换机100与所述DCS系统服务器200连接，所述的DCS系统服务器200与对时模块300通信连接，该性能测试装置包含一SOE信号发生器400，可选择性的与同一个DPU控制器的一个或多个SOE检测卡件连接；或者与不同DPU控制器的不同SOE检测卡件连接，用于发送预设时间间隔的开关量信号。SOE信号发生器400连接SOE检测卡件的输入端，例如，SOE信号发生器400包含16个通道，每一SOE检测卡件包含8个通道，若只连接一个SOE检测卡件，则可以将SOE检测卡件的8个通道分别与SOE信号发生器400，也可以连接不同DPU控制器下的不同SOE检测卡件，可以连接16个SOE检测卡件，每一个SOE检测卡件只取一个通道连接即可。

即可以将SOE系统的性能测试装置分为两种类型，一种是同一DPU控制器下的SOE检测卡件间的测试，另一种是不同DPU控制器所属的SOE检测卡件间的测试。同一DPU控制器通过自身扩展接口与其所配置的SOE检测卡件相互通讯，不同DPU控制器通过网络交换机通讯，同时网络交换机还与DCS服务器连接，DCS服务器与对时模块通讯以提供对时功能。即同一DPU控制器下的SOE检测卡件分辨率测试主要是检验某个DPU控制器的配置是否合理，不同DPU控制器下的SOE检测卡件分辨率测试主要是检验不同DPU控制器间通信的差异，时钟同步精度测试主要是检验各个控制器与DCS服务器的对时效果好坏。

在本实施例中，较佳地，所述的对时模块300为GPS时钟、北斗卫星导航系统中的一种或其组合。

在本实施例中，较佳地，所述的预设时间间隔为1ms～5ms之间的任意值。

结合上述的火力发电机组SOE系统的性能测试装置，本发明还公开了一种火力发电机组SOE系统的性能测试方法，该性能测试方法包含以下步骤：

S1、初始化性能测试装置，获得SOE系统的分辨力。

SOE系统的分辨力获取方法：

将SOE信号发生器的信号接入SOE检测卡件的输入端，利用SOE信号发生器发送预设时间间隔开关量信号，并改变SOE信号发生器的预设时间间隔，直至SOE系统无法分辨时为止，即为SOE系统的分辨力；较佳地，所述的预设时间间隔为1ms～5ms之间的任意值。

S2、SOE检测卡件的时间分辨力测试：选择同一块SOE检测卡件的不同通道，通过输入预设时间间隔的多路触发信号，查看其分辨能力，得到SOE检测卡件的时间分辨力测试结果，重复步骤S2，获得每一个SOE检测卡件的时间分辨力测试结果。步骤S2的目的是检测SOE检测卡件本身故障和所在DPU控制器配置的合理性，因此SOE系统的所有SOE检测卡件都需要检测，只有本步骤检测合格后，接下来的测试才有意义。

如表1所示，对DPU 8控制器(MFT)的A4卡件的SOE通道进行1ms分辨力测试结果，信号触发间隔1.0ms。

S3、同一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试：选择同一个DPU控制器不同位置的SOE检测卡件的通道，通过输入预设时间间隔的多路触发信号，查看其分辨能力，得到同一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试结果，重复步骤S3，获得每一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试结果。如表2所示，为对DPU 8控制器的A4、A5、B3卡件的SOE通道进行1ms分辨力测试结果，信号触发间隔1.0ms。

S4、不同的DPU控制器的SOE检测卡件的时间分辨力测试：选择不同DPU控制器所连接的SOE检测卡件，通过输入预设时间间隔的多路触发信号，查看其分辨能力，得到不同的DPU控制器的SOE检测卡件的时间分辨力测试结果。如表3所示，对DPU4、DPU5和DPU8的不同SOE检测卡件进行1ms分辨力测试结果，信号触发间隔1.0ms。

S5、时钟同步精度测试：选择不同的DPU控制器所连接的不同的SOE检测卡件，通过输入时钟同步的触发信号(因为触发信号为同步信号，预设时间间隔不需要设置，选择信号发生器中的同步功能即可)，查看不同DPU控制器间的时钟同步精度，得到时钟同步精度测试结果，如表4所示，对DPU4、DPU5和DPU8的不同SOE检测卡件进行时钟同步精度测试结果。

时钟同步精度测试还包含SOE系统的对时步骤：

由DCS系统服务器每秒与对时模块对时，然后各个DPU控制器通过网络交换机与DCS系统服务器对时，若有时差则会经过几个对时周期逐步加上修正值，直至时差基本消除。

S6、根据SOE检测卡件的时间分辨力测试结果、同一个DPU控制器连接的不同SOE检测卡件的时间分辨力测试结果、不同的DPU控制器的SOE检测卡件的时间分辨力测试结果及时钟同步精度测试结果，得到SOE系统的性能测试结果。

通过试验记录下的数据，可以对现场运行SOE系统的性能进行直观、量化的分析评估，从表1～表4的记录结果可以看出：

①同一卡件1ms分辨力合格，事件排列顺序与预定一致，无错位；

②同一DPU不同卡件1ms分辨力合格，事件排列顺序与预定一致，无错位；

③不同DPU控制器的SOE通道1ms分辨力不合格，事件排列顺序与预定不一致，有错位；

④不同DPU控制器的抽测通道在接收同一时刻的触发信号时，SOE记录时间存在4ms时差。

通过试验数据分析，该厂不同DPU之间存在时差，需要尽快查找时差产生原因，消除不同DPU对时时差，并在处理完成后再次进行试验验证。

S7、根据SOE系统的性能测试结果，选择预设性能提高方法，提高SOE系统的精确性。

不同DPU对时存在时差会影响到重要辅机跳闸、特别是主保护动作时的顺序记录和事故原因分析，因此提高SOE系统的精确性势在必行。从SOE系统工作的配置、对时方法及试验经验看，可以从提高SOE卡件硬件、设计更加优良的对时方法、定期消除时差等方面着手，例如：经过与DCS厂家对SOE问题的专项处理，将原设计各站点与服务器对时、服务器与GPS对时，修改为各站点与与网络交换机对时，网络交换机与服务器对时、服务器与GPS对时，利用交换机速度快、工作稳定、负荷率低等优点，大大分担了服务器工作压力，同时在服务器设置了WINDOWS系统SERVICE中的注册表，当服务器与GPS对时超时900s，将中止对时，直至时间差恢复正常。这有效避免了由于GPS系统重启或发生跳变，导致时钟异常。经过采取决如上措施，有效解决了不同DPU之间的时差问题，保证了SOE系统的可靠性和精确性，为电厂人员还原事故顺序、准确事故分析，奠定了坚实基础。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。