热工DCS保护误动和拒动的原因及对策

摘 要：火电机组热工保护日益完善，热工保护已成为机组安全运行和保护现场设备的重要手段。笔者通过对机组运行情况及其主辅设备的特性分析，目前热工保护仍然存在着误动和拒动的风险，给机组运行带来了较大的安全风险。针对机组热工保护存在的问题，可通过组态逻辑优化、现场加装热工测点、重要保护特点增加硬接线辅助软逻辑的方式提高热工保护的可靠性。

关键词：热工保护；保护误动；保护拒动

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

0 引言

当机组在正常运行中重要的主辅设备出现异常或参数超过正常可控的范围时，热工保护可紧急联动相关的设备，采取相应的措施对主辅设备加以保护，将设备损失和机组故障降到最低，从而避免发生机组重要设备受损的严重后果。目前由于热工保护系统的原因，依然存在着保护误动和保护拒动的情况。保护误动指因系统自身原因或故障引起系统保护动作，从而造成机组主辅设备故障停运，保护拒动是指机组主辅设备出现故障时，保护系统因各种原因发生系统故障造成系统保护未动作。

1 保护误动和拒动的原因

根据机组现场运行情况分析，目前出现保护误动和保护拒动的原因大致可包括电缆接线的短路、断路、虚接、接地，热控元件故障， DCS软、硬件故障，系统设计缺陷等等。

由于热工设备长期运行，存在着电缆老化、绝缘破坏、甚至接线端子盒渗水、端子处接线不紧固等等，这些情况是造成电缆信号线短路、断路、虚接、接地，从而存在着引起保护误动和保护拒动的风险。热工元件长期得不到维护，元件日渐老化或元件质量原因，有些重要保护测点存在着单点保护等等。对于热控元件故障（温度、压力、液位、流量、电磁阀等）误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动。主要原因是元件老化和质量不可靠，单独一个元件无冗余设置的原因引起。重要保护测点分别在同一模件上，若由于质量问题造成此模件损坏，则极可能发生保护误动和保护拒动。重要保护测点未分别在同一控制器内，往往通过跨控制器的网络点完成热工保护逻辑，存在着热工保护拒动的风险。

另外由于热工维护人员的粗心大意，看错端子排接线、走错间隔、错强制或漏强制信号、误操作等等都会引起保护误动，造成机组重要设备受损，甚至出现造成机组停运。逻辑设计中存在的缺陷主要是对于主辅设备的相关保护测点使用单点保护和逻辑中未做相关防止误动或拒动的逻辑引起的。

2 保护防误动和拒动相关措施

原有的机组热工保护设计都是经过试验和调试，都相对成熟，在实际的应用中对热工保护进行查缺补漏，使热工保护尽可能的达到最优效果。

在保护测点中最常见、故障率最高的为温度测点，且温度测点是机组重要的主辅设备保护点。特别是某些引入保护的温度测点，因各种原因造成温度点飞升飞降时，一旦达到保护的设定值就会触发保护误动，严重威胁着机组安全运行。

根据对设备长期维护的经验，笔者总结出行之有效的措施，避免温度元件引起的保护误动和拒动。将重要保护的接线端子改为带自锁功能的端子排或者干脆取消端子，元件引出线与信号电缆焊接。对现场温度元件做好防范措施的基础上，在软逻辑中也应对重要保护温度测点加入防误动和拒动的措施。如：对模拟量温度信号进行斜率限制，通过高限比较和品质判断输出“相与”后，作为跳闸触发条件，即当温度元件坏或测量回路断开或每秒变化率超过规定的数值时，斜率限制块输出的模拟量品质变坏。这样可有效避免温度点变坏或突升突降异常带来的保护误动。另外在温度测点设计中重要保护测点，应有三路测点，三路测点逐一判断后，三取中后再参与热工保护。对于强电磁干扰或者6KV设备附近的测点，即使信号电缆屏蔽单端接地良好，也有可能存在微弱波动的情况，对于这种情况，在温度信号DCS接入端子上并入滤波电容，进行模拟信号抗干扰过滤，滤掉干扰信号、稳定测量信号非常有效。

对于机组重要保护的给水流量低低保护，设计为三个流量测点分别进DCS系统不同的三个模件，通过定值判断后三取二触发保护动作。但是在极端天气下，伴热带失去伴热功能时可能会引起给水流量测点高压侧泄漏或测点取样管路冻结，使给水流量瞬间变为零，导致机组MFT保护触发，引起机组停机事故的发生， 为避免此种误动情况引起机组停运事故的发生，将给水流量低低逻辑与上锅炉螺旋管壁温高，这样就避免了因给水流量信号误发造成是机组停机。

另外在DCS系统设计中某些重要保护测点分别在不同的控制器下，通过跨控制器的网络点进行保护判断。尽管软逻辑在设计中可实现相应的功能，但由于不同DCS系统本身缺陷，网络点传输存在着不稳定的情况，网络点做保护测点依然存在着保护拒动的风险。后期对参与跳炉保护跨控制器的网络点通过硬接线的方式引进FSSS控制柜，这样不仅通过软逻辑进行了跳炉保护，硬接线的方式也参与了跳炉保护，这样确保了热工保护发生时，软逻辑失效后，硬接线可实现热工保护动作的发生。避免了因DCS系统跨控制器的网络点实现而引起的保护拒动。

通过对保护测点采取的相应措施，大大提高了机组热工保护的可靠性，有效避免了热工保护误动和拒动的可能性。

3 提高热工保护的可靠性

對于热工保护可靠性的提高需要在机组长期运行和日常维护中不断发现系统存在的隐患，根据机组具体情况逐步消除隐患。为了确保设备的安全运行，严格做好日常巡检工作至关重要，在此基础上，还需要抓住一切机组停运机会，全面认真检查各端子板的驱动电源保险和端子板的外回路电源保险等是否正常，端子板的固态继电器是否紧固，所有预制电缆的插头是否紧固等内容，以最大程度地规避系统硬件设计不完善带来的风险。保护误动和保护拒动都会给正常运行中的机组带来严重的事故，尤其是保护拒动会使机组设备造成严重的损坏，不仅造成不必要的经济损失，还会因保护拒动造成事故的扩大化，甚至出现大面积主辅设备损坏的情况。所以在热工保护的设计和使用中要尽快避免系统保护误动和保护拒动，为机组安全运行提供根本的保证，防保护误动和保护拒动对机组的安全稳定运行有着非常重要的意义。

4 结束语

随着电力行业科技的快速发展，系统的安全性和可靠性越来越受到关注，尤其是热工保护的防误动和拒动的措施。先进的设备和控制理论都不可能做到绝对可靠，通过日常对设备和系统的的维护逐步提高热工保护的可靠性，进而提高机组的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]王付生.热工自动与保护[M].中国电力出版社，2009.

作者简介： 孙彦丽，助理工程师，研究方向：热工自动化。endprint