（1.新疆华电哈密热电有限责任公司 新疆维吾尔自治区哈密市伊州区 839000；
2.神华神东电力有限责任公司上湾热电厂 内蒙古鄂尔多斯市 017209）
摘要：火电厂作为我国发电行业中的一个主要组成部分，在发电中有着举足轻重的作用。实现火电厂热工自动化，不仅是火电厂安全且稳定运行的保障，同时也是提高其运行质量与效率的主要途径。为了推动火电厂自动化技术的发展，不断升级其安全系统，为社会经济发展提供更为充足的电力支持[1]。下面文章就火电厂热工自动化保护系统的重要性进行分析，结合以往的实践经验以及技术积累，深入研究和分析火电厂热工自动保护系统。
关键词：热工自动化；火电厂；保护系统；自动化；应用新技术优化研究
1 热工设备保护系统及火电厂热工自动化概述
火电厂热工设备保护系统一般可分为主机保护和辅机保护。主机保护包括锅炉保护系统（FSSS）、汽轮机保护（ETS）和机炉电大联锁。辅机保护主要指6KV辅机设备的保护系统，锅炉侧设备主要有送/引/一次风机、空气预热器、炉水循环泵等；机侧设备主要有小汽轮机、给水泵等[2]。火力发电厂中的热工自动化就是在发电过程中以发电数据的统计、技术信息的管理、自动化设备的操控、报警装置的应用作为基础控制，完成无人操作的自动化过程。为了保障发电设备的系统安全，在电厂进行生产操作过程中要对全部设备完成自动化检测和控制，也是为更好的避免一些事故的频发，与此同时也减少了相应的人力。热工自动化系统一般情况下分为自动检测、自动控制、自动保护、自动报警四个系统。
2热工设备保护系统的原则
热工保护是通过对机组工作状态和运行参数进行监视和控制而起保护作用的，当机组发生异常时，保护装置及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组仍然维持原负荷运行或者减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备安全时，停止机组（或某一部分）运行避免事故进一步扩大。热工保护系统是火力发电厂一个十分重要的、不可缺少的组成部分，对提高机组的可靠性和安全性具有十分重要的作用[3]。随着DCS控制系统的日益发展，热工自动化程度越来越高，使机组的安全、可靠性得到了很大的提高。但热工保护误动和拒动的情况还时有发生，如何提高热工保护的可靠性，使其"该动时则动，不该动就不动"。
热工保护的基本配置原则是“既要防止拒动，也要防止误动”。为防止单个部件或设备故障和控制逻辑不完善而造成机组眺闸，在新机组逻辑设计或运行机组检修时，应采用容错逻辑设计方法。对运行中易出现故障的设备、部件和元件，从控制逻辑上进行优化和完善。通过预先设置的逻辑容错措施来降低或避免控制逻辑的误动作。运行机组应对热控保护连锁信号取样点的可靠性进行论证确认。对控制系统的硬件、逻辑条件、定值进行可靠性梳理和评估分析，对机组设备安全运行有严重影响的热控保护逻辑从提高可靠性角度进行优化，例如：
2.1条件许可的单点信号保护逻辑，改为信号三取二选择逻辑――即采用三个一次元件进行测量，当其时两个或两个以上的信号动作时，信号单元就有输出，这样大大降低了信号的误动作率和拒动作率，提高了系统的可靠性。或根据单点信号间的因果关系加入证实信号改为二取二逻辑。b.单点测点信号状态无法改变的.通过专题论证，在保证安全性的前提下可改为报警[4]。c.实施上述措施的同时，对进入保护联锁系统的模拟量信号。合理设置变化速率保护、延时时间，以及缩小量程来提高坏值信号剔除作用等故障诊断功能。设置保护联锁信号坏值切除与报警逻辑，减少或消除因接线松动、干扰信号或热电阻故障引起信号突变而导致的系统故障。依据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施导则》，确定原则如下：
（1）必备的主机保护过程开关量信号应采用“三取二”配置。
（2）由过程模拟量输入的保护信号，与保护输出为同一DPU的系统，输入信号经模拟/开关量转换后实现“三取二”配置。
（3）由过程模拟量输入的保护信号，与保护输出为不同DPU的系统，输入信号经模拟/开关量转换后通过硬接线送入保护机柜，实现“三取二”配置。
（4）需经过速率判断等计算，用于保护输出的模拟量信号，应采用“三选中”配置。
（5）保护输入的一次元件、取样管、输入模件均应相互独立。
（6）可选保护应尽可能实现“三取二”或“三取中”，确因测点数量原因无法实现“三取二”时，可采用二取二的形式。
（7）必备保护必须投入，可选保护根据设备特点，按制造厂要求或运行要求，确实需要投入的，须履行审批程序（分子公司批准，集团公司备案）确定。
（8）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 热工设备保护系统的重要作用
火电厂随着装机容量的增大，以及为了提供高容量的电力输出，就需要使用更多需要监视的热力系统参数。热工设备保护系统就是建立于对需要监视的热力系统参数进行测量之上的，对热力系统参数进行范围确定，一旦超过正常范围后立即报警并触发保护动作，以实现对机组设备保护的功能。
优化热工设备保护系统，是立足于人性化设计基础上，通过对热工设备保护系统的功能增强和提高保护稳定性，实现对操作人员生命安全、机组生产安全以及电网正常运行提供强有力的安全保障。火电厂的生产安全是影响未来发展和生产经营的主要条件，而热工设备保护系统实现对机组安全保护，通过提高热工设备保护系统的功能，来达到对机组保护的目的，因此，热工设备保护系统通常被视为火电厂的灵魂所在。优化热工设备保护系统，提高机组运行的稳定性和抗风险能力，进一步完善了设备在处理突发事件上的反映和紧急事件的处理方式。通过优化设备保护系统，创造了安全的生产环境，进而提升了火电厂的安全系数，保障火电厂的正常生产，同时对提高电网供应能力，减少国家经济损失具有积极作用[5]。
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4热工设备保护系统的自适应控制系统
热工设备保护系统的自适应控制系统是基于先进控制的策略，以提高设备在不同事件中的自适应能力，通过对设备进行参数调校和控制，实现系统工作的工作状态接近或保持在最佳工作状态。热工设备保护系统的自适应控制系统是根据对象的参数变化来进行自动调整控制器的结构和参数的优化控制方法，是对设备保护系统的深入优化。
4.1自适应控制系统运行原理
在火电厂的热工设备保护系统中采用了自适应控制方法的控制系统，就是自适应控制系统。自适应系统是通过在工作过程中对热工设备系统参数进行不断检测，根据系统参数变化和运行指标变化，及时改变设备控制参数，必要时改变控制作用，保障系统维持在最佳工作状态下。在自适应控制系统的运行过程中，通过测量控制输入、参考输入和对象输出以及已知外部干扰等性能指标，与给定的性能指标标准进行对比，适应机构在发现误差后改变控制器参数，或者是对被控对象产生辅助的控制输入量，来保证系统接近给定的性能指标。
4.2自适应控制系统的应用
热工设备保护系统的自适应控制系统包括三种类型：采用简单方法进行信息收集和控制的简单自适应控制系统、采用参考模型进行控制引导的模型参考自适应控制系统、采用在线辨别、认知，实时获得设备运行系统参数，根据给定的性能指标进行自行校正的自校正控制系统[6]。
4.2.1热工设备保护系统的简单自适应控制系统
采用简单自适应控制系统主要是通过对过程进行动态特性以及对扰动的动态特性来进行控制，调整控制器的系统参数，可根据偏差对系统参数进行自动调整和控制，也可根据扰动动态情况，实现对控制器的自动调整。根据系统在过渡过程中的曲线形状，实现对PID参数的自动调整，以实现热工设备保护系统能维持或接近最佳工作状态，提高设备运行安全。
简单自适应控制系统模式切换需要人工控制，需要采取以下步骤进行：
（1）在系统控制模式下，采取人工控制系统使系统进入稳定的状态，将整定开关S切换到测试模式，同时接通继电器，实现系统输出的等幅振荡，系统检测出振荡的幅度和振荡的周期，计算出临界的比例度，调整控制器的规定参数。
（2）切换整定开关S到自动模式的位置上，使控制系统保持正常运行。
4.2.2采用模型参考的自适应控制系统
模型参考自适应系统是由参考模型、反馈控制器、被控对象和调整控制器系统参数的自适应控制系统机构组成。系统控制包括外回路和内回路，外回路调整控制器的系统参数，内回路是控制器和被控对象组合而成的反馈回路。
采用模型参考的自适应控制系统是由控制器的输入，产生控制作用，对被控设备对象进行控制，通常系统将信息输入参考模型，采集的信息与给定的期望要求进行比较，如发生偏差立即进行调整，将控制信息输出到自适应机构上，实现对对象特征的及时调整，提高运行安全。模型参考自适应控制系统关键是建立理想的参考模型，利用参数最优化技术控制系统参数，使预定的性能指标达到给定的要求[7]。
4.2.3自校正控制系统
自校正控制系统是将被控制过程中的输出信号和输入信号传输给系统过程参数辨识器，采取对被控过程中的数学模型进行在线辨识，系统参数调整机构根据辨识结果计算出自动校正的控制程度，调整和修改控制器的参数，通过改变控制器的控制作用，使控制的性能和指标达到最优。自校正控制系统中也包含两个回路，其外回路是由递推参数估计器和参数调整控制机构组合二次，内回路是被控过程和线性反馈控制器组成，其控制器的系统参数通过外回路进行调整。
自校正控制系统能通过在线辨识和信息收集，及时获得过程中的真实动态的特性，并能够及时、准确的对控制参数进行校正，实现对热工设备保护的及时信息反馈，提高事件反映和处理能力，能提高设备的运行状态，保障热工设备在安全范围内稳定运行。
5结束语
综上所述，现如今我国的火力发电已经加强了对技术方面的全面改革，此次阶段的火电厂热工自动化系统已然得到了巨大的发展和升级。由自动设备来看，组装的仪表逐渐发展为数字化表盘，热工的自动化体系控制也向新的水平迈进。体系内的部分机组都具备单独的计算机跟踪设备，时刻进行监督与控制。同时还配备阴极射线管显示器，提高了监控的水平。在局部设备的控制与使用方面，热工的自动化保护工作获取了明显成果，自动化协调控制系统的完美应用是促进大型火力发电控制系统稳步发展的一项重要特点。目前，火电厂热工自动化体系在控制体系的设置方面应用了人机接口保护技术及分配自律颁布技术等，提高了仪表在控制方面的使用率，配合设备运行的自动化援助体系应用了智能设备、人工神经网络体系及数字装置，在体系升级后，获取了很大的成绩，发挥了很大的作用，然而，体系的控制过程依旧具有一定的禁锢。为了进一步促进及增强火电厂热工自动化体系的建设，保证其安全体系故障性可以在自动化系统运作中更强、更稳定、更可靠，在此层面上，普及火电厂的热工自动化需要向火电厂的发展方向迈进，同支援体系相结合，分析自动化体系工作过程中存在的问题，保护并应用设备的安全总线，增强智能人工化系统设备的应用研究。
火电厂热工设备保护系统是保障电厂人身、财产安全的必要手段，通过对设备保护系统的优化，实现设备保护机构的自动适应、自动控制，达到对热工设备运行状态的及时调整和系统参数控制，通过信息输入和信息反馈，与给定的预设性能标准进行比较，发现存在偏差立即输出控制和调整信号，调整机构实现对参数的校正，维持热工设备在最佳工作状态运行，达到设备保护的目的。
参考文献：
[1] 赵倩火电厂热工设备保护系统优化研究 [期刊论文] 《科技创新与应用》2012年26期
[2] 李海龙刘海波火电厂热工保护系统可靠性分析 [期刊论文] 《中国新技术新产品》2010年19期
[3] 程松党张志鹏关于提高热工保护可靠性及安全性的对策分析 [期刊论文] 《科技资讯》2011年30期
[4] 周裕宏热控系统设备的改造 [期刊论文] 《电力安全技术》2010年1期
[5] 王雅婧浅谈有关提高热工保护可靠性及安全性的对策 [期刊论文] 《企业技术开发：中旬刊》2012年10期
[6] 寇涛李文凯申亚宁电厂热控保护工作的重要性及对策 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》2012年31期
论文作者:程亚娟1,刘振琦2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/6/19
标签：系统论文; 设备论文; 热工论文; 火电厂论文; 控制系统论文; 参数论文; 自适应论文; 《电力设备》2018年第6期论文;