OVATION - DI卡件开关量输入回路串接引起卡件接地故障的原因分析

OVATION DI卡件寄生回路引起接地故障的原因分析

摘要：发电厂中，OVATION DI类型卡件接地是比较常见的现象，尤其对于雨水多以及现场热源较多的设备现场。传统意义上卡件接地是由于卡件外部输入回路一点或多点存在金属性接地/非金属性接地。本文着重讨论的是直流系统由于DCS卡件输入存在寄生回路现象导致的设备接地故障，并提出OVATION DI卡件在运行维护过程需注意的事项。

关键词：OVATION ；卡件 ；寄生回路 ；接地 ；

Causal Analysis for Ground Fault Caused By Parasitic Circuit of Ovation DI Card

Abstract: In power plants, OVATION DI type of card pieces of ground is a more common phenomenon, especially for rain and on-site equipment for on-site heat more. Pieces of ground in the traditional sense card is due to external input circuit card cases there is a point or points of grounding metallic / non-metallic nature of grounding. This paper focuses on the DC system due to enter the DCS card cases there is the phenomenon caused by the parasitic circuit equipment grounding fault, and made OVATION DI card pieces in the operation and maintenance process would take note. Key words: OVATION; card cases; parasitic circuit; grounding;

1．引言

国华余姚燃气电厂机组两台GE公司的PG9351FA燃机和一台GE的D11汽机由Mark VI进行控制，#2余热锅炉、三大主蒸汽系统以及其他辅助系统由OVATION-DCS进行控制。OVATION控制系统的版本是2.3.1。我公司采用的CONTACT INPUT模件的Electronic Module型号为1C3123G01，该型号卡件可接16对开关节点输入信号。

2009-4-15，余姚电厂整套联合循环机组“一拖一”带基本负荷运行，运行人员告知

有16个开关量输入点同时故障，报警瞬间发出又瞬间消失，且报警触发事件很没有规律。热工检修人员经查：DCS-DI卡件D003P1B3L1和D003P1B3L4有故障（E灯亮），且接点输入状态寄存器的BIT10位为1，查看Ovation I/O Reference Manual REF_1150上显示该卡件上信号线有接地现象。

2．DI卡件内部电路图

卡件正常工作，当就地节点断开时，该节点对应DCS端子的正端电位为+25VDC，

负端（Return回路）电位为-25VDC；当就地节点闭合时，该节点对应DCS端子的正端电压和负端（Return回路）电位均为

-25VDC；

Fig1 DI卡件内部电路图

内部电路图相关说明：

1）当就地节点断开时，由板供一个限流的湿节点+48VDC电压给就地节点回路，就地节点的两端电位分别为±25VDC,如图Fig1 交点1的电位为+25VDC，故+10VDC光电耦合器回路未导通；当就地节点闭合时，就地节点的两端电位均为-25VDC，两端电位差为0VDC，此时Fig1 交点1的电位接近-25VDC，就地节点的电流主要由一个+10VDC OPTO电源提供，同时激活OPTO-ISOLATOR（光电耦合器）的回路，使板件的I/O总线接受到一个闭合的信号，

这样表明现场节点已闭合。

2）接地故障探测回路(Ground Fault Detection Circuit)：如Fig1右下角由4个二级管组成的桥接电路，桥接电路左侧通过一个电阻直接接在电源的+48VDC，另一端通过一个电阻接到电压的负端。当桥路左侧电位（交点2）与对地电位（0电位）的差值足以导通该桥路二极管时，便在回路中产生电流，使光电耦合器导通，这样I/O卡件便接收到卡件接地故障信号。

3．DI卡件就地节点接线方式

（1）外部节点输入回路无短接（允许）

Fig 2：外部节点输入回路无短接

说明手册上建议所有现场布线必须是编织屏蔽电缆，且在机柜的输入端是接地的。如图Fig2所示，在OVATION卡件内部，电源的Return回路是短接在一起的。

（2）同一卡件外部节点输入回路负端共用一根公共线（允许）

Fig3：外部节点输入回路负端共用一根公共线

在外部回路，所有负端共用一根公共线，并且在OVATION卡件内部，电源的Return回路是短接在一起的。

（3）不同卡件外部节点输入回路负端共用一根公共线（不允许）

Fig4：不同卡件外部节点输入回路负端共用一根公共线

如图Fig4所示卡件2上有一个节点回路负端与卡件1上一个节点回路负端短接在一起。在OVATION卡件内部，电源的Return回路是短接在一起的。

线

4．某阀开关反馈具体接线

Fig5：真空泵B喷射阀开关反馈具体接

如图Fig5所示，该阀门的开关反馈是接在不同卡件上的，但是Return回路（负端）在中间端子箱是短接的。该阀门反馈实际接线方式和“DI卡件接线方式(3)”相一致，这也是OVATION手册中所不允许的。

5．接地故障处理步骤及原因分析

1）处理步骤

① 首先判断D003P1B3L1卡件上所接信号线有无接地现象：

在做好该卡件上所有16对开关量输入信号强制后，把该卡件上所有16对信号线

全部甩掉，接着逐个用摇表摇绝缘，1-15对信号线对地绝缘都很好。当把摇表接到第16对节点时，摇表上红灯亮，表示该回路中有电源引入，判断该干接点信号回路存在寄生现象，有其他直流电源接入到该节点中。该信号为某阀的开反馈信号。

② 初步确认故障原因：

D003P1B3L1卡件上线均甩开后，上述两个卡件（D003P1B3L1和D003P1B3L4）均再无接地现象发生。再把第16通道接上后，两个卡件又同时报接地故障。

经查，该阀门的开反馈和关反馈在就地中间端子箱中是用一根短接线把两个节点的负极短接起来。并且开、关反馈节点在不同同一个DI卡件上，关反馈接在卡件D003P1B3L4上。

③ 现场阀位反馈接线改造： 根据OVATION卡件手册说明：若上述开、关反馈在同一卡件上，此种接线方式是允许的。现场确认了两个就地接线改造方案：

方案一 由于上述两个卡件距离近，可以把开、关反馈均接在一个卡件上；

方案二 更改阀位反馈，使开、关反馈形成两个独立的接点回路。

对于第一方案：上述两个卡件上16个节点信号均已占用，且大部分均涉及到一些阀门反馈（采用DI卡件接线方式2），不能分开。其他一些点（压力开关）均涉及到重要保护，同时变更卡件接线时，要对

OVATION系统中的点进行重新定义，定义后还需对控制器进行下装，OVATION厂家不建议机组运行期间对控制器进行下装。所以要进行DI卡件节点接线调换有一定的风险，最终该方案舍弃。

对于第二方案：由于就地中间端子箱离阀门很近，且阀位反馈接线方式容易更改，在不影响其它信号的条件上，选择第二套方案进行实施。热工人员重新从该阀的反馈重新布线，使上述反馈分别构成不同回路，去除公共线。该阀门经动态传动，反馈正常。卡件接线全部恢复后，D003P1B3L1和D003P1B3L4卡件故障均消失，且未再发生接地故障。

2）原因分析

如Fig1 DI卡件内部电路图所示的接地探测故障回路，正常工作时，两个卡件的工作电压+48VDC有实际偏差，若两个卡件的负端（Return回路）短接在一起，形成同一电位。当板件的供电电压+48VDC有波动时，容易造成接地探测桥接回路左侧交点2的电位与接地电位（0电位）有偏差，当电位差足以使桥路二极管导通时，使光电耦合器接通，返回给I/O卡件一个闭合信号，从而使卡尖报接地故障。

6．OVATION DI卡件运行维护过程的注意事项

1）在把卡件上所有信号线甩开，用兆欧表进行量对地绝缘前，一定要确认该节点回路无任何交/直流信号存在，否则会烧毁

其它DI卡件；

2）一般电子元件的允许工作温度最高为60℃，但在我公司的实际运行中，由于DCS柜子内散热效果差，且环境温度偏高，导致个别卡件总是报故障，在打开柜门后，卡件故障现象消失。卡件的运行环境温度（机柜内）最好控制在30℃以下。

3）如果卡件外回路节点的正端和负端均存在接地现象，但未引起卡件报警，则该节点反映到卡件上的闭合/断开信号的真实性就大大降低。节点单侧出现电阻性接地，则不会影响卡件对节点的信号判断。

例如：我厂某个阀门反馈节点反馈信号出现1/0的来回变化，从19:47分开始，一直频繁地变化，在23:30左右，整个卡件出现接地故障。初步判断是由于该阀门反馈装置受潮接地。在检修人员就地检查后，发现该阀门反馈电缆套管内的环境温度很高，达到170℃，导致该反馈装置的节点均不同程度地出现接地现象。由于事先该卡件上某反馈信号1/0来回变化，所以很快判定该阀门反馈有接地现象，该阀门反馈节点全部甩开以后，报警消失。

参考文献：

[1] Emerson: Ovation I/O Reference Manual REF_1150 (November 2005)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9u8p.html