Pt100热阻测量回路引起温度保护误动的分析及预防

赵冬冬，付浩

(华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂，哈尔滨 150024)

0 引言

目前，火电厂的单机组容量越来越高，辅机设备种类也越来越多，而机组的稳定运行关乎到社会责任、经济效益、人身安全和设备安全。为使这些设备稳定协调运行，机组的温度保护已成为保障机组安全稳定运行的重要手段。由于现在火电厂基本采用分散控制系统(DCS)，温度的测量、报警以及温度保护的动作都是由计算机采集处理并输出的，所以，只要妥善处理就地温度元件的测量到保护动作输出的全部过程，找出其中的不足并加以改善，就能保证温度保护正确动作。

1 热电阻测温的变化规律

温度量也是模拟量，即在时间上或数值上都是连续的物理量。热电阻在工作时输出的电阻信号就属于模拟信号，因为在任何情况下被测温度都不可能发生突跳，所以测得的电阻信号无论是在时间上还是在数量上都是连续的。该电阻信号在连续变化的过程中，任何一个取值都有具体的物理意义，即表示一个相应的温度，与数字量相比，电阻信号可以表示出电阻的大小、方向及变化的快慢。现场使用的热电阻通常为三线制热电阻，其目的是消除线路电阻对测量结果的影响。

2 线路电阻变化对测量结果的影响

若因虚接或其他原因而使三线制热电阻任何一根或多根引线的线路电阻不正常时，对温度的测量结果会产生极大影响。通过试验可以得知模拟测量线路虚接电阻对测量结果的影响，试验可得出以下结果。

(1)在A线与控制系统采集现场数据的通道之间连接1个电阻箱，当电阻箱阻值逐渐增加时，测量结果也逐渐增大。

(2)在B线与控制系统采集现场数据的通道之间连接1个电阻箱，当电阻箱阻值逐渐增加时，测量结果基本不变。

(3)在C线与控制系统采集现场数据的通道之间连接1个电阻箱，当电阻箱阻值逐渐增加时，测量结果逐渐减小。

其他控制系统通过试验也能得知温度测量值与各引线电阻值对应的规律。

在日常检修过程中，此结论可以在热电阻示值不正确时提供一个判断与检查的方向。

3 防止热阻测温回路保护误动的方法

由于温度量是模拟量，所以需要经过一定的时间才能从一个指示值上升或下降到另一个指示值，可以根据这个特点来完善温度保护的逻辑设计。

(1)采集温度元件在测量温度时的示值变化速率，利用在温度变化过程中所有2个相邻时刻之间的温度差的最大值来作为判断条件。如Pt100元件在从室温到300 ℃的变化过程中，其中200 ℃阶段以内2个相邻时刻之间的温度差的最大值为15 ℃(Pt100元件温度上升速率见表1)，将15 ℃作为标准，凡是温度变化速率大于15 ℃的都要剔除。试验发现元件在似接非接和时断时续的情况下，2个相邻时刻之间的温度差一般都超出15 ℃，因此利用这种方法可以防止保护的误动。经过进一步分析，在温度保护动作值的基础上再加上15×2+10=40 (℃)来作为禁止保护动作的定值。例如给水泵跳闸定值为80 ℃，加上40 ℃以后为120 ℃，将120 ℃炉中，元件组态量程为0～200 ℃。

表1 Pt100元件温度上升速率试验

作为禁止跳闸定值，即温度指示在120 ℃以上时跳闸指令就不再发出。根据温度变化的特点，当给水泵体某处过热时，相应部位的温度会急速上升，温度元件的示值也会上升，当温度上升到跳闸值时再延续2 s后，温度示值仍不会超出40 ℃，也就是说，当温度示值还没有达到120 ℃时，给水泵已经跳闸了，跳闸后的禁止跳闸指令已经没有意义，但由于元件接触不良而引起的示值摆动往往会超出120 ℃，因此，此方法是防止保护误动的有效措施之一。

综上所述，在温度保护判断逻辑中加上以上2个方面的判断条件，极大地改善了防止保护误动的功能。

(2)实际工作中曾出现元件温度指示数值变化的现象。某元件温度指示数值一直非常稳定、准确，但在某一时刻突然上升或下降，变化之后又迅速恢复稳定，此时已不同于原指示值。这种隐患不易被察觉，危害极大。出现这种现象的原因是温度测量线路存在只松不动的地方，使A线接触电阻突然增大，并且这个接触电阻非常稳定，不存在接触电阻忽大忽小的现象，所以温度指示值会突变完之后又恢复稳定。同理，C线接触电阻大可造成温度指示值下降。以往故障大多是由于温度元件或线路的故障而引起温度指示不稳定，从而导致指示数值忽大忽小，始终不能准确指示被测量数值。

对于这种现象，之前的判断条件只能判断到温度突升或突降的那一瞬间，同时能够将其屏蔽，但在随后的稳定指示阶段就无据可循。由于给水泵温度跳闸值与禁止跳闸值的差最大为40 ℃，如果这种突变之后的指示值正好超过给水泵温度跳闸值，同时还在禁止跳闸值以下，就很难阻止给水泵因保护误动而跳闸。

针对此现象，只要对温度示值突变的那一刻进行多项综合处理即可避免温度保护误动的发生。通过温度变化速率的判断来捕捉温度突变时刻，同时提示工作人员注意并人为参与判断，根据判断结果采取进一步措施，如果为真可进行相关处理，如果为假就继续保持设备运行，并通知相关人员处理。在此期间保护已经自动屏蔽，待问题处理完毕后再恢复温度保护。

(3)DCS中质量检测功能也可以在温度保护判断中使用，为加强防止保护误动提供判断依据。

4 结论

通过试验分析可知，在以Pt100热电阻为一次元件的温度保护回路中，通过采取以上措施可有效避免温度保护误动，为设备长时间稳定运行提供可靠保障。