摘要： 随着科学技术的飞速发展，我国电力工业不断趋向于高度自动化。在不断优化、调整的电力结构中，电力生产中的火电发电组仍旧扮演着十分重要的角色。特别是火电厂热工自动化，凭借各项自动控制装置，全面代替了传统人工操作，可同时实现自动控制、信息反馈、数据检测等功能，并且在火力发电时，一旦有故障引发，还可实现自动报警功能，以便第一时间对异常情况进行紧急处理。热工自动化装置作为整个火力发电系统中的重要组成部分，其操作质量水平将很大程度影响全面火电厂电力生产质量，影响后期工程的使用周期，甚至影响着人们的生命安全。
关键词：DCS系统；热工保护；合理设置研究
1、热工自动化
自动控制：自动控制在火力发电机组装置的调控、监视中扮演着十分重要的角色。倘若火力发电机组装置环境发生转变，或机组运行过程中相关参数发生转变时，自动控制可随即做出对应的调节措施，例如，机组设备温度、流量等相关参数发生转变时，自动控制可第一时间做出反应，以此确保机组可始终维持在良好的运行状态下。除此之外是，自动控制还可实现对机组一系列参数的自动检测，并可远程对各项参数运行状况开展记录、监控，倘若机组在运行期间出现相关问题，自动控制会及时通知相关工作人员并结合对应检测数据制定有效的针对性解决对策。自动保护：自动保护可在自动检测采集热工参数与正常值不相符或设备运行状况难以达到规定要求时，通过采用设备供电等方式终止异常设备的运行，避免因为带着相关故障持续运行而导致设备遭受破坏，并防止不必要的人员伤亡。因为机主设备不尽相同，通常情况下，可将自动保护分成三种：锅炉自动保护，诸如主蒸汽压力保护、汽包水位保护等；汽轮机自动保护，诸如加热器水位保护、转子超速保护等；辅助设备自动保护。
2、热工保护故障
2.1电源故障成因
电源是维系DCS系统正常运作的重要部分，出现问题需尽快找到问题成因，故障的主要成因为：①电缆、配线、端子接头接触不良。②电源在运作过程中导致接头松动。③螺栓连接处，因外力导致接触不良。④绝缘层质量不过关或者电源线阻抗增大。⑤因外物腐蚀导致接触不良。⑥电源线布线方式不合理。⑦地线布置不合理，出现干扰电源系统运作的磁信号。
2.2不合理的双冗余保护逻辑
发电厂常见辅机(如磨煤机、给水泵等)的轴承温度常规设计是安装双支测温元件进行温度监测。通常采用一个温度信号达到辅机的跳闸值，且另一温度信号达到报警值，辅机跳闸的保护逻辑。辅机温度保护设计双支温度元件的初衷是提高系统的硬件故障裕度。当两支测温元件工作正常时，逻辑结构能够实现要求的保护功能。但是，当其中任一支温度元件故障或测量值超限导致信号质量判断为坏质量时，保护逻辑的输出应是“0”，保护不动作。而若此时轴承实际温度已达到跳闸值，将会发生保护拒动，导致辅机轴承烧损。虽然此辅机设备轴瓦采用了双支温度元件作为保护措施，但在实际逻辑中，却未起到提高设备可靠性的作用，与单支温度元件并没有区别。传统三冗余保护逻辑使用中的问题：模拟量三取二保护逻辑一般配合信号质量判断完成信号选取输出。这种三冗余信号表决机制，实现的是在三个信号均正常的情况下，任意两个信号超出设定值，表决输出为“1”;否则输出为“0”。
2.3自动调节系统失控事故
造成该事故的原因主要有热工电源系统故障，造成该事故的原因主要有自动调节系统的电源故障或线路故障，导致机组自动调失去控制；自动调节的检测装置及其线路故障，导致相信号异常或不稳定，造成调整门变化不均；调节系统的相关执行机构出现故障或缺陷，致使调节装置的机构不动或失灵，造成调节动作异常；双路电源故障，自动切换时出现信息丢失，造成自动控制调节装置失去控制；调节器芯片故障或运算紊乱，导致调节失去正常控制；机组保护用的通信设备或元器件故障，传输信息异常，机组保护出现拒动或误动；仪表用的气源出现故障。
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2.4机组保护拒动或误动事故
造成该事故的原因主要有机组保护设施供电线路故障或供电失去UPS电源，导致机组保护失灵，出现拒动现象；机组保护检测装置及其线路故障或损坏，导致机组不能正确动作，出现拒动现象；机组保护用的通讯设施及元器件故障，不能正常的传输和接受信号，或者保护用的输入输出元件或组件故障或线路故障，导致机组保护实效；机组保护装置的整定出现误差或者不准，导致保护系统误动；原设计缺乏前瞻性，逻辑设计存在结构性安全隐患，导致机组保护误动；双路电源自动切换时出现故障，导致信息丢失造成机组保护误动作；集控系统保护用的主机芯片故障或出现电磁干扰等诱发保护系统逻辑运算错误，造成机组保护误动作。
3、DCS系统中热工保护的设置探究
3.1温度保护信号要对坏点和速率大信号进行切除
坏点切除指温度探测器故障不能有效对监测点的温度信号进行判断，该测量点的信号舍去；速率大信号切除指温度的变化速率超过设定的标准值时，需要对该检测数值进行舍去，在该标准值设定时需要结合设备运行的实际特点。温度速率变化大不能完全说明监测点存在温度测试故障，有可能确实反馈温度异常，如电机烧瓦。一般情况下，该数值设定在15～30℃/s。
3.2保护信号进行合理的脉冲处理
在对密封风机进行保护设定时，其中一条是“2台一次风机全停”，此保护含义是密封风机正常运行条件下，如果跳闸条件发生时，密封风机停止运行。在2台一次风机停止的条件下可以启动密封风机。此时不能利用长信号作为跳闸条件，需要使用脉冲信号。否则可能会造成跳闸发生时，密封风机不能运行的情况。
3.3保护条件设定合适的时间延迟
保护条件延迟设定的含义时，机组运行时如果出现异常信号，保护跳闸不会马上运行，而是在异常信号保持一段稳定时间输出时，保护跳闸才会运行。此设置可以防止因信号的抖动而造成的机组误停机情况出现。
3.4冗余保护措施
如主蒸汽压力、给水流量等参数测点，除了进入主要保护回路外，会单独设置一个用于过程调节的测点。另外，分别进入锅炉控制器、汽轮机控制器的同一类型测点，相互之间也具有很强的关联性。不同类型测点，包括如转机轴向位移测点与轴系的振动、推力轴承的温度等测点，以及流量值与相应的介质压力测点等。利用这些参数与保护信号之间的关联性，明确它们之间的定性、定量关系。在保护信号测点发生故障时，这些辅助信号完全可以作为证实信号，起到提高连锁保护回路可靠性的作用。保护误动、拒动风险性分析及可靠的保护连锁系统设计，既要考虑外部因素和子系统的工作状况对系统的影响，又要考虑偶然性测点故障因素。热工保护的基本配置原则是“既要防止拒动，又要防止误动”，各种作用于主设备停运的热工保护，必须有防止因单一测点、回路故障而导致保护误动的技术措施。
3.5加强热工保护信号检测元件选型措施
（1）热工保护选用开关量“三取二”回路时，开关量宜采用常闭接法，有利于故障及时发现并提高回路可靠性。（2）若不考虑成本因素或其他特殊要求，选择模拟量传感器作为信号采集元件更有优势。（3）开关量型热工保护回路在DCS逻辑优化时可结合相关设备状态及与其他回路状态的一致性进行异常状态报警，利于故障及时发现并提高信号回路可靠性。（4）模拟量型热工保护回路在DCS逻辑优化时宜进行信号质量判断，除断线、短路、反接等明显信号质量问题外，可通过自身信号波动峰值或信号变化速率进行信号质量判定，对判定为异常的信号予以切除或报警，对不能确定具体回路但能确定失效回路数为两路或两路以上时，可直接触发保护动作或重大报警，提醒运行及检修人员消缺。
结束语
燃煤电厂热工自动化设备及系统风险不容忽视，DCS的运行环境要满足温度、适度、通风等要求。 针对DCS热工保护异常故障类型进行了分析介绍，保护设置的水平直接对保护系统的有效性和及时性产生影响，通过对保护设置和保护措施的优化策略进行介绍，可以有效提升机组系统运行的稳定性。
参考文献:
[1]林岩,辛岩.DCS系统中热工保护的设置方法[J].东北电力技术,2018,39(09):56-58.
论文作者:白志刚
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：信号论文; 机组论文; 故障论文; 温度论文; 热工论文; 回路论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第22期论文;