熱工DCS保護誤動和拒動的原因及對策

摘 要：火電機組熱工保護日益完善，熱工保護已成為機組安全運行和保護現場設備的重要手段。筆者通過對機組運行情況及其主輔設備的特性分析，目前熱工保護仍然存在著誤動和拒動的風險，給機組運行帶來了較大的安全風險。針對機組熱工保護存在的問題，可通過組態邏輯優化、現場加裝熱工測點、重要保護特點增加硬接線輔助軟邏輯的方式提高熱工保護的可靠性。

關鍵詞：熱工保護；保護誤動；保護拒動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.123

0 引言

當機組在正常運行中重要的主輔設備出現異常或參數超過正常可控的范圍時，熱工保護可緊急聯動相關的設備，采取相應的措施對主輔設備加以保護，將設備損失和機組故障降到最低，從而避免發生機組重要設備受損的嚴重后果。目前由于熱工保護系統的原因，依然存在著保護誤動和保護拒動的情況。保護誤動指因系統自身原因或故障引起系統保護動作，從而造成機組主輔設備故障停運，保護拒動是指機組主輔設備出現故障時，保護系統因各種原因發生系統故障造成系統保護未動作。

1 保護誤動和拒動的原因

根據機組現場運行情況分析，目前出現保護誤動和保護拒動的原因大致可包括電纜接線的短路、斷路、虛接、接地，熱控元件故障， DCS軟、硬件故障，系統設計缺陷等等。

由于熱工設備長期運行，存在著電纜老化、絕緣破壞、甚至接線端子盒滲水、端子處接線不緊固等等，這些情況是造成電纜信號線短路、斷路、虛接、接地，從而存在著引起保護誤動和保護拒動的風險。熱工元件長期得不到維護，元件日漸老化或元件質量原因，有些重要保護測點存在著單點保護等等。對于熱控元件故障（溫度、壓力、液位、流量、電磁閥等）誤發信號而造成的主機、輔機保護誤動、拒動。主要原因是元件老化和質量不可靠，單獨一個元件無冗余設置的原因引起。重要保護測點分別在同一模件上，若由于質量問題造成此模件損壞，則極可能發生保護誤動和保護拒動。重要保護測點未分別在同一控制器內，往往通過跨控制器的網絡點完成熱工保護邏輯，存在著熱工保護拒動的風險。

另外由于熱工維護人員的粗心大意，看錯端子排接線、走錯間隔、錯強制或漏強制信號、誤操作等等都會引起保護誤動，造成機組重要設備受損，甚至出現造成機組停運。邏輯設計中存在的缺陷主要是對于主輔設備的相關保護測點使用單點保護和邏輯中未做相關防止誤動或拒動的邏輯引起的。

2 保護防誤動和拒動相關措施

原有的機組熱工保護設計都是經過試驗和調試，都相對成熟，在實際的應用中對熱工保護進行查缺補漏，使熱工保護盡可能的達到最優效果。

在保護測點中最常見、故障率最高的為溫度測點，且溫度測點是機組重要的主輔設備保護點。特別是某些引入保護的溫度測點，因各種原因造成溫度點飛升飛降時，一旦達到保護的設定值就會觸發保護誤動，嚴重威脅著機組安全運行。

根據對設備長期維護的經驗，筆者總結出行之有效的措施，避免溫度元件引起的保護誤動和拒動。將重要保護的接線端子改為帶自鎖功能的端子排或者干脆取消端子，元件引出線與信號電纜焊接。對現場溫度元件做好防范措施的基礎上，在軟邏輯中也應對重要保護溫度測點加入防誤動和拒動的措施。如：對模擬量溫度信號進行斜率限制，通過高限比較和品質判斷輸出“相與”后，作為跳閘觸發條件，即當溫度元件壞或測量回路斷開或每秒變化率超過規定的數值時，斜率限制塊輸出的模擬量品質變壞。這樣可有效避免溫度點變壞或突升突降異常帶來的保護誤動。另外在溫度測點設計中重要保護測點，應有三路測點，三路測點逐一判斷后，三取中后再參與熱工保護。對于強電磁干擾或者6KV設備附近的測點，即使信號電纜屏蔽單端接地良好，也有可能存在微弱波動的情況，對于這種情況，在溫度信號DCS接入端子上并入濾波電容，進行模擬信號抗干擾過濾，濾掉干擾信號、穩定測量信號非常有效。

對于機組重要保護的給水流量低低保護，設計為三個流量測點分別進DCS系統不同的三個模件，通過定值判斷后三取二觸發保護動作。但是在極端天氣下，伴熱帶失去伴熱功能時可能會引起給水流量測點高壓側泄漏或測點取樣管路凍結，使給水流量瞬間變為零，導致機組MFT保護觸發，引起機組停機事故的發生， 為避免此種誤動情況引起機組停運事故的發生，將給水流量低低邏輯與上鍋爐螺旋管壁溫高，這樣就避免了因給水流量信號誤發造成是機組停機。

另外在DCS系統設計中某些重要保護測點分別在不同的控制器下，通過跨控制器的網絡點進行保護判斷。盡管軟邏輯在設計中可實現相應的功能，但由于不同DCS系統本身缺陷，網絡點傳輸存在著不穩定的情況，網絡點做保護測點依然存在著保護拒動的風險。后期對參與跳爐保護跨控制器的網絡點通過硬接線的方式引進FSSS控制柜，這樣不僅通過軟邏輯進行了跳爐保護，硬接線的方式也參與了跳爐保護，這樣確保了熱工保護發生時，軟邏輯失效后，硬接線可實現熱工保護動作的發生。避免了因DCS系統跨控制器的網絡點實現而引起的保護拒動。

通過對保護測點采取的相應措施，大大提高了機組熱工保護的可靠性，有效避免了熱工保護誤動和拒動的可能性。

3 提高熱工保護的可靠性

對于熱工保護可靠性的提高需要在機組長期運行和日常維護中不斷發現系統存在的隱患，根據機組具體情況逐步消除隱患。為了確保設備的安全運行，嚴格做好日常巡檢工作至關重要，在此基礎上，還需要抓住一切機組停運機會，全面認真檢查各端子板的驅動電源保險和端子板的外回路電源保險等是否正常，端子板的固態繼電器是否緊固，所有預制電纜的插頭是否緊固等內容，以最大程度地規避系統硬件設計不完善帶來的風險。保護誤動和保護拒動都會給正常運行中的機組帶來嚴重的事故，尤其是保護拒動會使機組設備造成嚴重的損壞，不僅造成不必要的經濟損失，還會因保護拒動造成事故的擴大化，甚至出現大面積主輔設備損壞的情況。所以在熱工保護的設計和使用中要盡快避免系統保護誤動和保護拒動，為機組安全運行提供根本的保證，防保護誤動和保護拒動對機組的安全穩定運行有著非常重要的意義。

4 結束語

隨著電力行業科技的快速發展，系統的安全性和可靠性越來越受到關注，尤其是熱工保護的防誤動和拒動的措施。先進的設備和控制理論都不可能做到絕對可靠，通過日常對設備和系統的的維護逐步提高熱工保護的可靠性，進而提高機組的安全性和可靠性。

參考文獻：

[1]王付生.熱工自動與保護[M].中國電力出版社，2009.

作者簡介： 孫彥麗，助理工程師，研究方向：熱工自動化。endprint