提高热控保护系统可靠性技术研究

黄二妮

（广东华电韶关热电有限公司，广东韶关，512426）

0 引言

热控自动化保护系统运行过程中，通过对相应设备运行温度的检测，对其运行状态做出判断，超出阈值则会发出报警提示，及时告知运行监盘工作人员，以便根据系统所呈现出的报警信息对实际问题做出分析，采取相适应的处理措施。依托于热控自动化保护系统，有助于改善故障检修的作业环境，使其具有主动性与计划性，监测数据的指导意义较强，能够作为掌握电力系统设备运行状态的关键依据，对于管理方法的优化以及管理水平的提升而言均起到促进作用。

1 单点保护信号的处理

热控保护系统内含多样化的辅机，此类设备运行阶段有丰富的单点保护信号，在外部环境的振动干扰、高温等多重因素的影响下，测点易出现问题，从而影响到元部件的运行，导致其难以正常检测设备的状态。而在出现此类问题后，将迫使热控保护系统发生异常，产生误动。从这一角度来看，在热控保护系统的设计工作中，应尽可能不用单点进行设备保护。

但就实际现场环境而言，受条件的制约，部分设备必须采取单点保护的方式，此时需着重判断单点保护信号的质量。若温度测量点相应的接线有松动的情况或是存在短接接触不良等情况，将导致该测点出现跳变，经分析后对其是否为坏点做出判断，进而做出通、断保护回路的相关处理措施。为提高判断的可靠性以及效率性，需在测点的逻辑中加入点的质量和变化速率判断。实际运行过程中，若温度测点的变化速率异常偏高（超过阈值），将自动退出保护；经过检修处理后，若变化速度回归至正常的区间，则自动将保护恢复。

2 保护信号冗余配置

DCS系统设计工作中，通常会以控制功能为导向，完成控制器组态操作，借助特定的板卡，实现对多信号保护逻辑的采样并对接至DCS系统。在该运行机制下，单个IO卡件、端子板会采集和输送多个热控保护系统采样信号，此时的冗余性较强。以和利时MACSV系统为例展开分析，其IO卡件、端子板的通道状况，如图1所示。在系统运行中，若由于某处存在保护通道故障而难以有效完成信号采集作业时，需对其采取更换处理措施，但此时所涉及到的安全控制范围明显较大，潜在诸多安全隐患，容易导致设备误动，且更换过程中存在诸多不可预见的因素。

图1 IO卡件或端子板通道示意图

从前述分析来看，针对保护信号采取冗余配置的方式具有一定的可行性，即热控系统的容错能力和可靠性均有所进步。保护系统中普遍存在开关量信号，例如采用三取二、四取三、二串、二并等通过逻辑对保护信号做出判断。保护回路应用并联的设置方法后，有利于降低拒动的发生概率，但也存在局限性，即容易增加误动的可能，原因在于并联回路中若某1条或更多的回路闭合，均会产生保护动作。若为串联的方法，则可以降低误动的发生概率，但不足之处在于容易出现拒动。针对该矛盾，对于各类重要保护信号，较为适宜的是采用二并二串的综合型结构形式，其能够有效规避拒动和误动，增强了热控保护系统的可靠性。关于具体的逻辑示意图，如图2所示。

图2 保护回路四取二逻辑

在前述所提的逻辑中，采取的是四取二的方式，着重判断对象为润滑油压低信号。组成方面，回路中润滑油压低1、3并联，2、4并联，此后再将两部分串联，此方式下只有在具备“1、3和2、4同时有1个信号动作”的条件后，保护回路才会做出特定的动作，通过ETS跳闸汽轮机，实现对电厂设备的有效防护，避免其出现安全问题。

三取二方式的逻辑示意图，如图3所示。保护回路发出跳闸信号的条件为：在3个保护信号中，有2个保护信号动作。此方式的应用优势在于可有效避免回路频繁误动、拒动的情况，显著增强了系统的可靠性。

图3 保护回路三取二逻辑

自动调节回路中有较多的且较为关键的被调量，例如给水流量、一次风量、除氧器水位等，将中值信号作为被调节量，对其做针对性的调节。若某个测点存在异常状况，则可以快速识别该部分并将其剔除，使调节的时效性更强。以除氧器等大规格设备为例，在采取三取中值的方法后，能够从多个位置切入，同步测定容器的水位，所得结果的全面性和真实性较强，可以用于反映水位的实际情况，由此看来三取中值信号极具重要性。

在该方式下，还需考虑到如下几方面的问题：1点变坏值，此时系统将以自动的方式选择2个好点的平均值，将其作为被调量，再进一步判断剩余2点的测量偏差，若该值超出允许范围，则需要做出自动切除的操作，及时且精准地完成调节；而在3点偏差较大的情况中，则应当确保系统可以始终选取中值量，若产生偏差并且其有持续增加的变化，则予以自动切除，有效解决问题。

3 合理应用硬接线

硬接线在保护回路中的重要性不言而喻，若DCS失效，则可以绕过DCS以更为直接可靠的方法实现对现场设备的应急操作，此时可以突破DCS失效所带来的处理局限性。对于各重要部件，若要有效提高对其的保护水平，则要适配硬接线，通过此方式有效保证系统的可靠性，尽可能规避异常运行的状况[1]。

在机组建设初期，通常会为DCS系统适配MFT、ETS控制柜，同时也会根据基础配置条件用特定的硬接线连接机组以及核心辅机，通过硬接线的应用，实现对各类设备的有效保护。但就实际状况而言，为满足运行工况的要求，应针对硬接线回路做全面的优化，提高其与实际应用环境的适应性水平，有效发挥出硬接线在安全保护方面的作用，提升保护系统的可靠性。

4 系统电源合理布置

系统正常运行时，必须有可靠的两路独立的供电电源，且至少有一路必须是UPS电源，并确保电源切换对系统不产生扰动。UPS供电主要技术指标应满足规定要求，具有过电流、过电压、输入浪涌保护功能和故障切换报警显示，且各电源电压宜进入故障录波装置和相邻机组的DCS系统以供监视；UPS的二次侧不经批准不得随意接入新的负载。最大负荷情况下，UPS容量应有20～30%余量。应设计有DCS电源电压超限、两路电源偏差大、风扇故障以及隔离变压器超温等报警信号，以便于及时发现DCS电源系统早期故障。

5 定期做好热控设备的切换、测试工作

随着减人增效深入，热控试验维护故障有所松懈，使不少热控设备存在着严重的安全隐患，因此认真做好测量、切换、试验工作是确保热控设备可靠工作的保证。应认真做好下列热控设备的定期测量、切换和试验工作：①冗余设备（如DPU、UPS等）的定期切换试验；②绝缘电阻（如执行器、变送器、接线端子等）测量；③保护动作试验、自动系统扰动试验等；④在大雨、大雾天气或过后，应对现场安装的热控设备进行检查、测量或试验，以便及时掌握设备状况，保障安全运行。

对安装在比较潮湿、具有腐蚀性环境下的热控设备，除上述工作外，应适当增加一些测试次数，以提高热控设备运行的可靠性。

6 结语

发电机组逐步具有大型化、规模化的特征，内部组成更为复杂、外界环境干扰作用较强，因此必须有效提高整体稳定性、可靠性。热控保护系统则是增强稳定性的关键装置，其自身需具有运行稳定、动作正确、反应灵敏等多重特性，简言之，热控保护系统具有可靠性是确保发电机组得以正常运行的关键前提之一。