电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施研究

王玉全（天津蓝巢电力检修有限公司，天津 300380）



电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施研究

王玉全
（天津蓝巢电力检修有限公司，天津 300380）

摘 要：随着电厂发电机组设备自动化的提高，DCS系统也更加的可靠便捷，方便维护，因此在发电机组中越来越被广泛应用。本文对电厂热控DCS系统的组成进行简述，并对其控制回路系统中的硬件、软件、电源或接地系统故障进行分析，结合故障的原因采取相应的处理措施。

关键词：电厂热控DCS控制回路；误动作原因；处理措施

使用热控保护装置对于电厂的运行具有重大的现实意义。当发电设备出现异常时，系统能够采取保护措施，停运机组工作，进行系统检修，防止因为没有技术检修从而导致的设备遭受破坏的情况发生，同时也能对人身安全问题进行避免。DCS系统在电厂热控系统中被广泛应用，不仅能够提高工作人员的工作效率，降低工作强度，同时也能保证电厂机组发电的安全与稳定。通过DCS系统对操作画面能够进行显示、制动控制和运算工作，对历史数据进行记录，对于发生的故障也能进行自动告警。因为其操作方式灵活、功能完善、覆盖范围广的主要特点，决定了其良好的使用性能。但是，在具体使用中，DCS系统依然存在着热控保护误动和拒动的情况，在硬件设施、控制逻辑、外部环境、调试过程等方面依然存在着缺陷，从而导致了DCS控制保护回路误动，对于电厂的运行安全也产生了严重的威胁，电厂的经济效益也因此降低。对DCS系统的误动原因进行分析，提出相应的降低误动作率的方法，确保控制逻辑、回路动作正常，才能保证发电机组的安全稳定运行。

一、电厂热控DCS系统的组成（主要部分）

1 数据采集系统

数据采集系统能够对设备运行的状态进行监控，对于机组运行的参数也能够准确的监测。显示的内容可以为工作人员提供参考，如果数据存在着异常现象，设备能够自行报警，甚至能选择性的将数据进行打印，应用数据采集功能能够对现场状态进行把握，也能保证设备的运行能够符合正确的操作方式。

2 模拟量控制系统

应用模拟量控制系统能够对汽轮发电机组的参数进行控制。就锅侧方面，能够对机炉的汽温和送风、引风工序进行调节，对储水箱的水位和蒸汽温度进行控制。就机侧方面，可以对锅炉给水的整个过程进行控制，对除氧器的水位进行调节。

DCS系统将电力的热力系统进行划分，将其分为几个子系统，并采用一定的程序对系统的顺序进行控制，同时也能对设备的运行状态进行判断，在判断之后，DCS系统会按照既定的操作程序、逻辑发出指令，并对机组的各个装置进行控制。顺序控制必须对生产过程中存在的参数做好监控工作，并进行连锁保护。然后根据电厂的实际情况和系统的实际情况对系统的逻辑进行确定。

4 数字电液调节系统

在汽轮运行过程中，数字电液调节系统发挥着重大的作用，除了能够对其状态、参数进行监视和保护外，还能够对汽轮机的转速、功率和汽压进行控制和调节，甚至对机组启动、停运及故障都能进行控制。

5 锅炉炉膛安全监控系统

它是DCS系统中最需要进行重点监控的部分。锅炉炉膛在发电过程中的安全一定要有保障，对炉膛内燃烧系统中的各种参数值和锅炉的状态要密切监控，保证燃烧系统在符合规定的程序下运行，以便事故发生后能迅速进行处理。

二、DCS误动原因分析

1 硬件故障引起的误动

当设备中的元器件损坏、模块和电路存在着接触不良现象、电源输出存在问题、电路板跳线错误等，就会触发DCS硬件发生故障。当DCS系统硬件发生故障后，就难以对现场的设备进行驱动，指示灯难以正常显示，即使系统运行符合规范，对应测点的数值也难以正常显示。有些信号出现故障可能是因为热工元件出现了问题，这就容易引起系统的主机和辅机难以对设计进行保护，进而产生拒动现象。该现象发生的原因主要是元器件的质量不合标准，或者是由于长久使用，元器件出现老化。另外，DCS逻辑没有对关键性的回路进行冗杂设计。通过单元件进行工作，容易导致元件发生问题，最终引起保护误动和拒动现象。

2 软件故障引起的误动

从Q型聚类结果分析可知，49个土壤样本可以大致分为5类，各个类别的综合得分范围及养分指标的平均值见表5。

热控软件的控制逻辑一定要正确，逻辑不完善容易导致DCS系统发生误动。在机组投产调试的过程中，或者在电厂进行了大的改动之后，发电机组的特性也会发生改变，从而导致DCS系统出现逻辑问题。DCS系统在技术改动之前对参数和函数曲线进行控制的逻辑可能无法满足技术改动之后设备的运行。这就需要在技术改动之后，对于软件的逻辑也要进行重新设定，对相关参数及函数曲线进行更改，这样才能保证软件的逻辑符合技术改动之后的设备，从而对系统误动进行防止。

3 电源或接地系统故障引起的误动

电源或接地系统故障主要表现为电源缺失，电源缺失的主要原因为供电系统的零线、火线、地线这三条线路存在着接触不良或者连接错误的问题。存在上述问题的系统，在长时间的使用之后会出现电源线路质量下降的问题，从而导致线路的绝缘保护装置被破坏或者线路的电阻太高等问题。当电源的设计不够完善，在地极电阻过大的情况下，地网与地极之间断开也会存在误动情况。

4 外部环境引起的误动

如果在工作场地存在着大量的粉尘，或者由于长时间振动、温度湿度等环境存在异常，也容易导致问题的发生，具体包括线路接触不良，螺丝松动或者卡套接触不良等。DCS系统得到的开关量和模拟量在受到外部环境因素的干扰下出现问题，例如位置开关不到位和传感器故障等问题。在强电磁环境下，如果外部电磁辐射、电导耦合等对设备进行干扰也容易对DCS进行信号干扰。

三、降低误动作率的方法

1 应用可靠的技术和元器件

为了提高系统控制回路的可靠性，在对热控元件的选择上，要保证的性能的安全可靠、应用成熟。如果一些企业需要对成本进行考虑，采用成本较低的元器件无可厚非，但是针对质量要求高或者核心重要的元器件，必须要采用高质量的设备，从而确保系统运行的可靠性，不仅降低了系统误动的机率，还能保证系统自诊的能力。

2 优化热控系统的逻辑

当外部干扰引起瞬间信号误发，容易导致热控系统保护回路的误动。大部分信号都是因为位置开关接触不良导致的机组跳闸，所以在对机组的逻辑进行设计时，要采用容错率较低的逻辑设计。有些系统的设备和元器件容易发生故障，可以在逻辑上对其进行优化，提前做好容错措施逻辑设计工作。

3 增强电源及接地的可靠性

火电厂的热控系统容易因为外部环境的干扰存在着问题，如果问题较小，会使测量和系统工作的准确性和稳定性难以保证，如果问题严重的话，就会因为设备故障或者乱发信号导致机组跳闸。保证热控系统正常工作，就要对外界的干扰进行抑制，提高信号采集的可靠性。因此可以采用接地方法来对DCS的性能可靠度进行提高，并对外界的干扰进行抑制。

4 提高设计、施工、检修的水平

我国目前对于系统电源和主控模块的冗杂设计进行了普及，但是却对保护执行设备的电源重视程度不够。因此要在一些比较重要的保护执行设备的电源进行冗杂设计，将简要的信息设置在卡件上，这样才能保证取样点能够有准确的测量信号，防止误动作的出现。当系统的模块发生故障，要迅速对故障进行诊断，对故障模块进行更换，企业也要派遣工作人员对系统定期做好检修工作，针对工作人员的素质要加强培训，通过讲座竞赛等来提高我们操作人员的技术水平。

5 完善管理制度

一定要对应用软件进行备份，如果要对数据库进行修改，可以事先对数据库进行保存。只有在对软件进行修改的过程中做好记录并对病毒进行防范，才能防止误操作导致的逻辑错误或者误动作。如果软件没有经过专业技术人员的测试，不要进行下载；如果系统发生故障，要及时的对故障进行排查，并在维护设备的过程中做好隔离工作。

结语

随着技术的迅速发展，电厂对于发电设备的自动化程度要求日益提高，而DCS系统具有足够的优势，只要加强对DCS系统的检修工作，保证热控系统的稳定和安全，才能对保护回路问题进行防止。

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中图分类号：TM76

文献标识码：A