电厂热工 DCS 保护误动和拒动原因、对策分析

发表时间:2020/7/29   来源:《科学与技术》2020年3月第7期   作者:李艳虎
[导读] 电厂热工DCS控制系统,是现代单元制机组热工控制系统良好运行的重要保障
        摘要:电厂热工DCS控制系统,是现代单元制机组热工控制系统良好运行的重要保障,该系统中主要是包含了开关量控制系统、数据采集系统、炉膛安全监控系统以及旁路控制系统等方面。本文从电厂热工DCS控制系统保护的重要意义分析入手,重点介绍电厂热工DCS控制系统保护误动和拒动的原因,并提出了一些切实可行的应对策略,为全面提升电厂热工DCS控制系统的总体应用效果提供一定的借鉴和参考。
        关键词:电厂热工;DCS系统;保护误动;拒动;原因与对策、
       
        1电厂热工DCS控制系统保护的重要意义
        对热工保护装置的积极运用,能够切实有效保护各项设备进行充分有效的保护,一旦这些设备出现了故障问题,将需要采用有针对性的保护措施,最终需要进行故障软化或者停机待修的操作,从而有效的减少一些损坏设备或者人身伤亡的事故。积极发挥电厂热工DCS控制系统保护功能的优势和作用,将能够切实有效推进系统设备保持着正常、有序的运行状态。
       
        2电厂热工DCS保护误动和拒动原因分析  
        2.1系统软硬件故障
        为保障电厂两个控制器在同时出现故障的前提下,仍然可以实现停机保护,电厂尝试将CCS、DEH等控制站添加到原有的DCS控制系统中,但输出模板发生错误、信号处理卡被破坏、网络通讯受阻等软硬件保护误动的现象也随之出现,这是导致误动的重要原因。另外,电厂用端子板上的保险丝保护电路不受短路、强电倒送影响的过程中,由于保险丝的容量通常较小,极易被熔断,也会诱发DCS系统误动或拒动。
         
        2.2人为操作不规范
        相关工作人员在进行日常维护等操作的过程中,如果对万用表的使用、两票三制制度的落实、接线操作过程等不规范操作,就可能会诱发DCS系统误动或拒动问题的发生。例如操作人员在不确定测量信号状态的前提下,直接投入汽机真空低保护,可能直接导致保护误动的发生。
         
        2.3电缆接线和热工元件故障
        随着电厂相关管理规范的不断完善,使操作的规范性得到了明显的提升,延长了设备、线路的使用寿命,但由于电厂电力生产环境中温度。湿度和粉尘含量均非常高,电缆在应用的过程中老化的速度和严重程度仍超出常规环境,而电缆的老化和受损会直接导致其绝缘性的下降,提升短路故障的发生概率,诱发保护误动。例如,机头高温区穿过的电缆绝缘性被破坏的概率较高,由此诱发的保护误动概率也相对较高。另外,热工元件处于阀门位置灯位置或承受的温度、压力等发生变化,在运行的过程中可能会出现错误的信号,诱发保护误动、拒动,这就要求在设计和使用的过程中,要尽可能的控制点单元件保护模式的应用。
       
        2.4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,在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。
       
        3电厂热工DCS控制系统误动、拒动问题的应对策略
        3.1保障DCS控制系统电源切换的总体效果
给DCS控制系统提供充足电力能源的系统,需要有两个独立的冗余电源作为支撑,而其在实际运用的过程中,如果两条供电线路切换过程不够顺畅,将会容易出现设备电源的故障问题,比较常见的是电源环流问题。为了有效应对这类问题的出现,需要在开展电源切换工作之前,开展充分有效的控制工作。需要选定合适的主要负荷电源,这可以根据冗余电源运行过程中的情况出发,任意选择合适的电源,而另一电源则将成为辅助型电源。这样在实际开展电源切换工作的过程中,将根据需要来按照一定的运行机制进行设置,即为主电源保持着正常运行状态,辅助电源将会时刻保持着关闭状态,这样将能够促进电源切换的频率不断降低,从而减少了DCS控制系统能源切换过程中出现的误动和拒动问题。而当DCS控制系统运行中的主电源出现失效问题的时候,可以及时保证辅助电源的及时运行,从而也能够减少DCS控制系统保护功能出现误动和拒动现象的几率。
        DCS系统电源采宜用UPS电源和保安电源配置的在机组运行期间应以UPS电源为主电源,保安电源为备用电源。

在机组计划检修打闸前应进行DCS系统控制器、电源、网络的冗余切换试验,AST跳闸电磁阀的电源进行冗余切换试验。操作员站应采取两路不同的电源分别给部分操作员站供电的方式,不应采取两路电源通过电源切换装置切换后给所有的操作员站供电的方式。通过以上电源配置方案可有效提升DCS系统供电可靠性。
       
        3.2强化人工管理工作
        在现阶段的火力发电厂实际运行的过程中,还经常使用人工作业和管理的方式,从这个角度出发,其中还存在着一定的不稳定性,这样将会容易导致DCS控制系统出现较大的不稳定性,影响到了总体运行的安全性效果,从而发生无误动和拒动的几率较大。建立健全人工管理的制度,将人工因素在DCS控制系统运行过程中所造成的负面影响控制在最小限度内。在强化人工管理工作的具体的过程中,首先,需要明确DCS控制系统保护工作的各项原则和规范,重点明确各个人员的工作职责,划分好科学的职责范围,建立起科学化的处罚机制,有效的减少一些施工工作失误的情况。其次,需要结合电厂热工DCS控制系统保护功能实际运行的情况,采用科学合理的方式和手段,尽可能采用一些先进科学的运行设备,减少人工因素的投入效果,从而将人工作业所导致的不稳定的因素降低到最低限度,将DCS控制系统保护功能的误动和拒动出现几率控制在最小限度内。
       
        3.3发挥DCS控制系统抗干扰的优势和作用
        切实推进DCS控制系统保护功能良好运行,需要积极采用良好的方式和手段加以保护和应对,发挥其整体的抗干扰性能。当电厂热工DCS控制系统保护功能维持着正常、稳定的运行状态时,将能够有效减少误动和拒动情况的出现几率。DCS控制系统在实际运行的过程中,火力发电厂一般都处在了较为危险的环境之中,运行稳定性状态不够良好,需要采用科学合理的方式和手段加以应对,通过抗干扰措施的良好应用,将能够提升DCS控制系统抵抗外界环境因素的能力。首先,在开展DCS控制系统接地操作的过程中,需要选择合适的接地线路,一般将其控制在界面超出20mm2的通道线范围内,将能够实现接地电阻的不断降低。其次,在具体设置DCS控制系统的接地极方面,需要控制好埋设的地点,尽可能的设置在火力发电厂的以外15m以上区域,从而有效强化好电厂热工DCS控制系统的总体抗干扰的能力。
       
        3.4做好硬件设备的检查工作
        硬件设备的实际质量,会影响电厂热工DCS控制系统保护功能的实际应用效果。硬件设备作为DCS控制系统保护供能的重点设备,会在很大程度上影响到其误动和拒动状态。想要有效控制和提升电厂热工DCS控制系统保护功能的总体发挥效果,需要积极的开展各项硬件设备的定期检查工作,选派专门的人员进行有效控制和管理,开展定期的巡视和检查工作,及时发现其中存在着的问题和故障,并加以切实有效的处理。通过加强检验技术的应用,将能够为切实有效减少DCS控制系统保护误动和拒动情况的出现。
        3.5完善DCS系统组态配置工作
        根据DL/T-2006《火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程》 6.9中的要求“采用软件系统的OPC处理周期应不大于50ms”。 DCS系统控制器之间进行保护逻辑传送时应避免单点的传送,如在A控制器进行3取2判断后,单点送到B控制器进行保护逻辑组态。采取一用一备方式的重要设备如EH油泵、定子冷却水泵、风机润滑油泵等进行启动允许条件的逻辑应简化备用设备启动允许的限制条件防止出现运行设备跳闸后备用设备无法正常联锁启动的异常情况。
        3.6 DCS系统I/O信号配置原则
        各类保护及调节I/O信号输入通道、卡件、电缆到一次检测元件均需遵从“独立性”的原则,保护逻辑应采用“三取二”保护策略,确实不满足条件也应避免单点保护配置情况发生;重要调节类I/O信号应采用“三取中”控制原则。其他重要联锁I/O信号同理也应遵从“独立性”的原则。DO信号的继电器应尽力避免有常带电的情况,减少信号误动造成设备异常情况发生。
       
        4结束语
        现阶段电厂已经认识到热工DCS保护误动和拒动对电厂生产可靠性和安全性的影响,并在日常管理的过程中,有意识的结合误动和拒动发生的原因采取针对性的控制对策,这是电网智能化水平提升和管理水平提高的具体体现,应不断的优化和推广。

        参考文献
        [1]孙永斌,刘国华,王礼,等.火力发电厂热工DCS保护误动的相关因素及解决对策[J].电子技术与软件工程,2016(18):173.
        [2]陈小义,廖亮,刘晖,等.火力发电厂热工DCS保护误动的相关因素及解决对策[J].环球市场,2016(31):79.
       
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