摘要：保护误动主要是由于保护系统自身故障引起的，使得主辅设备停运；保护拒动的产生，主要是在主辅设备发生故障时，需要保护系统的运行和工作时，但是保护系统由于自身的故障而停止工作，进而造成了事故的扩大，产生了保护拒动。分析电厂热工 DCS 保护误动、拒动的原因，找出相关的防范对策，对于提高火力发电厂的经济效益具有重要意义。
关键词：电厂；DCS；误动；拒动；原因；对策
前言：随着电力系统生产和管理技术的不断提高，为适应电力市场改革发展的需要，DCS系统逐步应用到各个电厂，成为电厂生产发电的核心控制设备。在主、辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，及时采取相应的措施加以保护，从而软化故障，停机待修，避免发生重大的设备损坏和人身伤亡事故。但在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动，并因此造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动，并因此造成事故的不可避免和扩大。随着DCS控制系统的成熟发展，热工自动化程度越来越高，凭借其巨大的优越性，使机组的可靠性、安全性、经济性运行得到了很大的提高。但热工保护误动和拒动的情况还时有发生。如何防止DCS系统失灵和热工保护误动、拒动成为火力发电厂日益关注的焦点。因此，如何做好防止DCS系统失灵和保护拒动，从而引发事故的措施是非常重要的。为此我们在多年的DCS应用基础上，总结了一些经验，从实践出发，阐述了一些如何防止DCS失灵和热工保护拒动的措施。
1 电厂热工 DCS 保护误动和拒动的发生原因
1.1 DCS 软硬件故障
DCS 软硬件故障是造成热工保护误动、拒动的一大原因，这主要是因为，随着 DCS 控制系统的不断发展，在热工保护系统中加入了诸如 CCS、DEH 等控制站，使得两个控制器在同时发生故障时能够进行停机保护，这也就引起了 DCS 软硬件保护误动情况的发生，其主要的情况包括以下几种，信号处理卡损坏、输出模板有误、设定值模板出现故障、以及网络通讯不畅等。此外，在 DCS 系统中，对运行设备启停的检测，一般是通过DCS 本身的查询电压来实现的，但是为了防止外围电路对 DCS 造成损害，在大多数的 DCS 控制系统中，每个端子板上都设置有相应的保险丝，在短路或者强电倒送时，保险丝就会自动熔断，进而达到保护整个电路的目的。但是由于保险丝的容量一般都比较小，常常会发生熔断的现象，导致系统无法检测到设备的真实情况，这就引发了热工保护的误动、拒动现象。
1.2 热工元件故障
热工元件是热工保护中，进行信号采集的重要组成部分，热工元件能否安全可靠地运行，直接关系到热工保护的安全性和可靠性。但是，由于温度、压力、流量以及阀门位置灯原因，常常会造成误发信号，使得主辅机产生保护误动、拒动的现象。因此，要加强对热工元件的选购和设计，尽量避免单点参与机组保护的模式，进最大可能降低机组保护误动的风险。
1.3 电缆接线故障
许多火力发电厂的工作环境有了很大的改观，在一定程度上提高了工作效率，激发了员工的工作积极性。但是，由于电厂自身的特殊性，常常因为自身高温、潮湿、粉尘的作用，造成大部分的电缆老化，降低了电缆的绝缘性，很大可能造成短路的现象，进而导致保护误动的现象。比如汽轮机保护系统中，有的信号电缆必须经过机头的高温区域，这就造成了电缆的绝缘性降低，存在很大的安全隐患。
1.4 人为因素
人为因素也是引起火力发电厂热工 DCS 保护误动、拒动的重要原因，人为因素的发生，绝大部分是由于工作人员在进行日常工作和维护时，看错端子排接线、使用万用表时不规范、没有严格执行两票三制的制度等，比如在某一发电厂中，曾经发生过投汽机真空低保护时，导致汽机保护误动作，对其进行调查和分析之后发现，该工作人员在没有得知测量信号是否存在的情况下，直接将该保护投入，没有按照严格的保护和规定程序执行，进而导致了汽机低真空保护的误动情况。
2 防止DCS系统失灵的一些措施
防止DCS系统失灵，可以从硬件和软件两个方面入手，有针对性的采取措施，将因DCS系统发生故障或受外界影响，而失去控制的程度降至最低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆硬件方面存在着两个重点：DCS系统电源和网络通讯，因为这两个因素可能导致整个DCS系统失灵。
2.1 DCS电源切换问题
DCS系统应该是由独立两路冗余电源供电，而两路冗余电源之间的切换方式，可能成为产生问题的根源，这也往往是被忽略的地方。因为一般的电源切换电路是由两个继电器组成，每个继电器分别带一半负荷。但这种方式存在着一个隐患，假如其中一路电源发生电压波动，使两路电源之间出现环流，则可能导致DCS系统失电。电源切换原理是，第一路电源作为本路负载的主供电电源，第二路电源作为本路负载的辅助供电电源。任一时刻只要主供电电源存在时，都将以主电为主进行供电，这样的电源切换回路比较可靠。另一路负载切换回路原理与此相同，只是第二路电源作为主供电源。如果条件允许的情况下，DCS两路电源都由UPS供电，因为UPS输出电压比较稳定，不会发生波动。
2.2 网络通讯连接方式
目前大部分DCS系统都采用星型拓扑结构，作为通讯用的网络交换机，就成为整个DCS网路的通讯中枢，所以交换机也采用冗余方式，而且选择质量好的交换机是很重要的，但从连接方式采取有效措施，将可能减少危险因素。在一般的情况下，常常把主DPU站连接至同一台交换机，而把副DPU站连接至同一台交换机，当连接主DPU站的交换机故障时，这台交换机上的所有主DPU站将与其副DPU站发生切换。副DPU站是在主DPU站故障状况下备用的，尽管各DCS厂家都号称无扰切换，但这样的切换发生的少一些还是比较可靠的。因此，可以把主、副DPU站交叉开，连接至同一台交换机，即同一台交换机上既有主DPU站，也有副DPU站，当交换机故障时，主、副DPU站发生切换的数量就会减少。
3 防止热工保护误动、拒动的措施
3.1 增强DCS系统的抗干扰能力
增强DCS系统的抗干扰能力，是关系到整个系统可靠运行的关键。从系统接地、电缆的抗干扰、信号的防干扰等方面入手，能有效的提高系统的抗干扰能力。首先，DCS系统应正确的选择接地点，完善接地系统。应采用直接一点接地的接地方式，接地线采用截面大于22mm 2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2欧姆，接地极最好埋在距建筑物10-15m远处，而且DCS系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。其次，信号电缆应选用铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。信号电缆的屏蔽层应统一单点接地。信号在接入DCS系统前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。
3.2 合理配置后备硬手操
对于重要的回路，还应采用后备硬手操盘，在DCS失灵的情况下，通过人工操作手操盘，直接作用于驱动就地设备的硬件，避免运行设备失控。
3.3 增加系统硬件故障声光报警功能
软件方面应增加DPU故障切换和卡件故障声光报警功能，因为设备巡检都是定时的，在某一巡检间隔内发生DPU故障切换或卡件故障是很难发现的，
而且有些卡件还出现时好时坏的情况，更难以发现。如发现不及时，将可能导致DCS某一功能失灵或停机停炉的危险。
4 结语
电厂热工 DCS 系统对于整个火力发电厂来说，对生存和发展的关键，本文通过对热工 DCS 系统的内涵和研究价值的了解，从DCS 软硬件故障、热工元件故障、电缆接线故障、设备电源故障、人为因素等五个方面，对热工 DCS 保护误动、拒动的原因进行了详细的分析，进而从改善 DCS 电源切换问题、增强 DCS 系统的抗干扰能力、改善热控就地设备的工作环境条件、完善冗余设计、优化系统设备等几个方面，对电厂热工 DCS 系统提出了一系列的改进措施，以期能够促进其更好的发展。
参考文献：
[1] 滕绍祥. 电厂热工DCS保护误动和拒动原因、对策探讨[J]. 工程技术：引文版，2016（11）：145-145.
[2] 曹冬梅，林永君. 热工DCS保护误动、拒动原因分析及对策[J]. 仪器仪表用户，2011，18（1）：83-85.
论文作者:王宏家
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
标签：系统论文; 故障论文; 热工论文; 电源论文; 发生论文; 设备论文; 电缆论文; 《电力设备》2017年第18期论文;