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分析热工DCS保护误动原因及防止措施

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：崔琪

[导读] 摘要：热保护系统是火力发电厂的重要组成部分，当主辅设备发生故障时，可及时采取类似措施，减轻故障，避免重大安全风险。

        （山东省青岛市大唐黄岛发电有限责任公司山东青岛 266500）
        摘要：热保护系统是火力发电厂的重要组成部分，当主辅设备发生故障时，可及时采取类似措施，减轻故障，避免重大安全风险。然而，随着机组容量的增加，越来越多的热力参数参与保护，逐渐增加了机组设备发生故障的可能性。因此，本文分析了火电厂热力DCS保护误动的原因，提出了提高热力保护系统可靠性的若干对策。
        关键词：火力发电厂；热工保护；误动
        随着电力行业的不断发展，使得各类电力生产设备越来越自动化、智能化，本文以火力发电厂热力DCS控制系统为例，分析故障原因。热保护系统的技术和管理系统采取了可靠的措施，提高了故障检测和预防的可能性，有助于提高整个机组的安全性和经济性。
        一、热工DCS系统的内涵和研究价值
        集散控制系统（DCS）是集散控制系统的简称，在我国自动化控制行业中也称为集散控制系统。主要包括现场控制点、人机界面、通信网络和现场仪表阀门系统四个部分，其中人机界面主要是指计算机与负责信息输出和访问的人员之间建立的接口。根据厂家的不同，DCS的配置也不同。同时，所有的人机界面都只能在电源环境下正常工作，控制站只是一个机柜，是DCS的重要组成部分。在整个生产过程中，所有的控制系统都是由该现场控制站实现的，没有这些基本的组成部分，就不能讨论DCS系统。
        由于火电厂在锅炉和汽轮机的控制中需要消耗大量的能量，因此需要许多不同类型的设备，此外，DCS控制系统还具有实时监控、事故检测、防堵等功能。各机组之间的联系也很紧密，但由于不同设备的指令下达要求不同，要求发电机组采用DCS控制系统控制不同的运行方式；此外，DCS控制系统还具有许多功能，例如数据采集功能、顺序控制功能、炉子安全监控等。
        在机组运行过程中，经常会出现故障或失灵的现象，保护失灵主要是由于保护系统本身的故障，导致主辅设备停止工作，故障的主要原因是主辅设备的故障，需要操作保护系统，但保护系统因自身故障而停止运行，导致事故扩大，分析火电厂热力DCS保护运行不良的原因，找出预防措施十分重要。
        二、热工DCS保护误动的原因
        21.DCS软硬件故障
        DCS软硬件故障是引起热保护失灵的主要原因之一，在DCS系统中，运行设备的启停检测一般由DCS自身的试验电压来完成。当短路或强电发生转向时，它会自动合并保护整个供电系统，保护整个DCS系统。这是道路的目的。但是，由于合并容量较低，往往会出现融合现象，使系统无法检测设备的真实情况，这会导致热保护不能正常工作。
        2.2.热工元件故障
        热元件是热保护领域信号采集的重要组成部分。在一些火电厂中，由于热元件故障引起的热保护误差，甚至有一半以上的故障是由热元件故障引起的。检查分析表明，主要原因是部件质量低，部分部件老化，因此必须加强热力部件的选择和设计，尽量避免各点参与机组保护，降低机组不能最佳运行的风险。
        2.3.电缆接线故障
        随着市场经济的不断发展，许多火电厂的工作环境得到了明显的改善，大部分电缆由于自身的高度老化温度、湿度和灰尘，这会降低电缆的隔离度，并可能导致短期循环现象，从而可能导致保护缺陷的发生。汽轮机保护系统中的某些信号电缆应穿过顶盖的高温范围，从而降低电缆的隔离度并导致重大安全风险。在一些省份，保护汽轮机的信号电缆绝缘降低，导致热保护失效。我国许多火电厂应高度重视电缆的处理和维护，在高温、潮湿等恶劣环境下，再进行任何维护工作时，都要加强这部分电缆的电阻测量，并测试其绝缘性。如果电阻值有重大缺陷，应及时更换电缆，以减少热保护滥用的可能性。

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但近年来，由于热控设备热损失引起的热保护故障也逐年增多，这主要是由于热控设备供电系统设计不合理，或是由于电源拆除不好造成供电不足，这会导致系统关闭。例如，还有一些电源故障。电磁阀线圈电源对地短路，导致热保护系统正常运行。
        此外，DCS系统的电源由不必要的配置组成。正常情况下，电源不易发生故障，但当电源模块长期使用时，会引起电源模块的存储，使输出电压不能维持正常工作活动，进而导致机组故障。
        三、防止热工DCS保护误动的防止措施
        3.1改善DCS电源切换问题
        DCS系统是由两个独立的、多余的电源运行的，但在实际运行过程中，两个多余电路的电源可能导致设备的电源出现故障，这在生产活动中也容易被忽视。每一个都承载一半的负荷。但是，如果其中一个电路出现电压波动，就会出现功率循环，从而导致整个DCS系统失去电源。DCS电源的工作原理是先将第一路电源作为主电源，再将第二路电源作为附加电源。只要一次电源存在，整个系统将以一次电源为一次电源。这样的系统可以使电路更加安全可靠，第二个电路原理与此相同。只要改变第一和第二电路的位置，另外，如果UPS能在一定条件下为两个电源供电，可以提高总电压的稳定性，减少波动的发生。
        3.2增强DCS系统的抗干扰能力
        提高DCS系统的抗干扰能力，可以保证整个系统的功能尽可能稳定，本文着重从电缆的防腐、信号的抗干扰、系统底部的抗干扰等方面进行分析研究，对于DCS系统，应选择正确的起点，改进地面系统，改进系统运行方式。根据不同的信号选择不同类型的电缆，同时进行电流和信号的传输，避免信号线和电缆的平行定位，尽量减少电磁干扰的可能性。在将信号电缆连接到DCS系统之前，在两个信号电平之间添加，以实现信号线和地面之间的并行连接，从而将差分模式下的干扰降至最低。
        3.3.改善热控就地设备的工作环境条件
        从火电厂热力DCS保护正常运行的原因可以看出：鉴于就地热控设备的工作环境对提高整个系统的安全性和可靠性具有重要意义，必要时，可采取措施控制冷冻和热检测，以尽量减少外部环境对DCS控制系统的影响，延长热控制设备的寿命，提高其运行安全性。
        3.4完善冗余设计、优化系统设备
        由于热控装置覆盖了热力设备和系统的全过程，覆盖了所有的数据参数，热保护系统的任何故障都会导致跳闸信号的发出，给火电厂造成一定的经济损失。因此，不断改进不必要的系统设备设计和优化，将提高保护系统的可靠性，这是非常重要的。
        3.5.加强技术培训、提高热控人员工作素质
        加强热控人员的技术培训，不断提高热控人员的工作能力和素质。因此，在设计相应的对策时，做到有条不紊、周密有序，热控人员要不断提高工作意识，负起应有的责任。对设备进行全面检查时，要全面实施DCS逻辑驱动和试验，充分保证整个系统的安全性和有效性，维护长期安全稳定。
        总结
        本文从电源故障方面详细分析了热力DCS故障的原因，人为因素等，从改善DCS的供电、提高DCS系统的抗干扰能力方面，促进其更好的发展。
        参考文献
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        [3]尹峰，韦东良.火电厂DCS性能考核试验与可靠性分析[J].热力发电，2006，35（11）：65-67.