发电厂三模冗余（TMR）控制技术的研究应用

陈 晨，欧 伟，殷利杰

（1.华中电力设计研究院有限公司 电控部，郑州 451450；2.河南省电力勘测设计院 电控部，郑州 450007）

0 引言

随着发电厂自动化程度逐步提高，海外发电项目大都需要履行更加严格的SIL3（Safety Integrity Level 3）标准，这些因素使得分散式控制系统（Distributed Control System，DCS）的安全性和可靠性水涨船高。三模冗余（Triple Modular Redundancy，TMR）作为DCS发展中成熟可靠的控制新技术，已在国内发电厂重要保护、重要协调子系统，诸如炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System，FSSS）、数字式电液调节系统（Digital Electronic Hydraulic Control，DEH）[1]、汽轮机跳闸保护系统（Emergency Trip System，ETS）中广泛应用[2,3]，采用TMR技术的DCS在外部可以达到SIL3级标准，其系统自身的性能也得到大幅度提高。

图1 三模冗余技术结构图Fig.1 Structure diagram of TMR technology

1 三模冗余技术分析

1.1 结构及原理

三模冗余（TMR）是发电厂分散式控制系统（DCS）的一个新技术及发展方向，其结构如图1所示。从输入模块，经过主处理器到输出模块完全是三重化的[4,5]。

1.2 主要部件功能介绍

1）输入模件：包括数字量输入模件、模拟量输入模件和脉冲输入模件。每个输入模件都有3条独立的分电路，每条分电路异步检测输入信号，并将结果导入独立的输入表中。

2）主处理器：接收并存储数据，以备用于硬件表决。

3）三重化总线（TRI总线）：每次扫描开始时，使每个主处理器保持同步，并且传输和表决输入数据、传输诊断数据和通讯数据。

4）输出模件：包括数字量输出模件和模拟量输出模件。数字量输出模件对每一开关进行单独的三取二表决过程；模拟量输出模件根据分电路之间的轮换规则，连续输出信号。

1.3 工作流程

1）输入模件通过3条分电路轮询输入数据，并通过I/O总线将每个输入表传输至各自对应的处理器中。……