陆国俊
贵州粤黔电力有限责任公司 553305
摘要:随着DCS系统在火电厂应用的飞速发展，DCS控制系统在电厂应用领域上不断更新换代，拥有功能强大的系统模块和可靠、安全的运行环境，近些年来甚至出现了全厂DCS控制系统，全厂集中控制运行，以及智能电厂等先进的控制思想。随着电力系统不断发展和扩大，国家电力行业规程和标准也在不断修订，现在的DCS控制系统组态是以行业规程为基础，行业发展过程中积累的经验为补充，设计安全、可靠的控制系统。可是有一些老旧机组DCS控制策略仍处于多年前的技术水平，保护系统中存在误动和拒动的安全隐患。因此，许多电厂对DCS热控系统的可靠性评估需求日益提高。
关键词:热控保护系统;误动;拒动;保护失灵
DCS热控保护系统是火电厂DCS控制系统中不可或缺的组成部分，是机组设备安全、稳定运行的重要保障。机组主辅设备运行时，保护系统因逻辑判断错误触发保护动作，造成设备停止运行，称为保护误动，影响设备稳定运行，甚至引起机组事故停运，造成不必要的经济损失;机组主辅设备发生故障时，保护系统没有判断此类故障，没有触发保护动作，称为保护拒动，可能造成设备损坏，甚至人身事故。热控保护系统误动和拒动造成保护失灵的情况时有发生，DCS热控保护系统可靠性评估可以发现造成热控保护误动、拒动设计缺陷和漏洞，为火电厂DCS保护系统升级改造提供重要依据。
1热工保护系统可靠性影响因素
1.1DCS热工保护系统设计
在对一些电厂评估过程中发现，新建机组DCS组态设计错误有很多方面原因:某些组态团队没有资质，人员缺少热控专业经验，对DCS组态形成固定思维;机组调试过程试验方法不完善，各种工况考虑不周，缺项漏项时有发生。再加上工期压缩，成本压缩，不符合现场实际情况套用其他厂的组态，甚至出现“零组态”出厂，到现场后边组态边调试的恶劣情况。有些电厂主、辅机保护未按本国电力行业规程和规定进行设计，主观或者非主观变更、篡改热控保护系统设计，这种现象屡见不鲜。
1.1.1主辅机设备停止状态逻辑判断设计不完善
DL/T261—2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》中要求“用于机组和主要辅机跳闸的输入信号，应通过硬接线直接接入对应保护单元的输入通道”。以FSSS锅炉主保护触发MFT条件中引风机全停为例，通过逻辑核查发现，某些厂只用引风机停止一个信号判断，单点保护可能出现误动情况。还有某些厂用引风机停止信号、引风机运行信号取非、电流判断引风机停止3个信号进行“三取二”，其中信号选择上，由于A、B两侧引风机信号分散设计到不同的控制器，而FSSS控制器锅炉主保护逻辑中就需要通过控制器间的网络数据传输来判断引风机全停，降低逻辑可靠性。同时机组单侧风机运行时，1台风机检修，某些厂引风机断路器检修位不能触发引风机停止信号和电流信号，从而无法判断引风机停止状态，这时有可能造成锅炉主保护拒动。因此，通过保护核查评估，给予建议引风机全停判断通过2个引风机运行信号，1个引风机停止信号，硬接线接至锅炉FSSS控制器，采用“三取二”判断。
1.1.2模拟量阈值“三取二”判断
国家能源局新修订的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中防止热工保护失灵9.4.3项要求:“所有重要的主、辅机保护都应采用“三取二”的逻辑判断方式”。通过保护评估发现有些厂将3个模拟量信号“三取二”后再阈值判断，输出参与保护逻辑，还发现较多“三取二”设计不完善，未考虑测点质量、测点故障情况的处理方式，这会直接导致某些极端情况下的保护误动或者拒动。
1.1.3单个测点参与保护的防误动设计不完善
运行多年的老旧机组，由于最初设计时，技术落后，规程要求不完善，导致有些设计对机组安全稳定运行造成隐患。例如热电阻温度测点参与保护逻辑，就需要温升率超限切除保护，来防止单点保护误动。DL/T261—2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》中要求“参与保护的缓慢变化参数，应设置信号变化速率越限报警且保护自动切除功能，信号恢复时保护功能应自动复归，报警信号手动复归”。
图1热电阻速率超限保护切除逻辑
1.1.4热控保护系统设计不满足分散控制系统配置的基本要求
核查中发现，DCS热控保护系统在基本配置、冗余配置、功能配置、后备安全、测点配置方面的问题尤为突出，问题较多。在基本配置上应充分考虑机组自身的特点，基建期间所处的历史条件，综合分析整改的可行性和难易程度。以上列举不仅限于此，例如:备用变频泵连锁启动，指令跟踪跳闸泵反馈;手动停机按钮未冗余配置;主保护软、硬逻辑未独立试验;两路AST电磁阀电源未独立设计;引风机无MFT超驰回路设计;送引风机炉膛压力方向闭锁;主保护未按规程设计缺项等问题。
1.2电力行业规程修订
国家能源局在2014年4月15日颁布《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》，新旧标准差异较多，需要结合新“二十五项反措”评估电厂保护系统。近两年来，大量的电力行业规程和国家规程标准修订，新旧标准存在差异，同时也要求对现场实际情况修改符合规程标准的逻辑，DCS热控保护评估为此提供依据和修改建议。
2评估内容
2.1热工保护系统管理评估
核查内容:核查主辅机设计备厂家资料归档情况;定值管理，保护定值更新情况，取样装置定期校验合格证;保护系统定期试验记录;热工班组维护记录，闭环管理情况;保护逻辑修改记录;保护条件强制表单;逻辑说明更新情况等。
2.2热工保护系统性能评估
核查内容:DCS系统电源配置;DCS系统控制器扫描周期、负荷率等基本配置;报警系统;校时系统;SOE记录;网络配置等。
2.3热工保护系统组态设计评估
核查内容:测点分配情况;保护逻辑是否符合行业最新规程要求;结合以往事故案例，事故分析结果，核查该厂热控保护设计缺陷;核查主辅机热控保护存在误动、拒动的安全隐患;核查MCS系统保护限制条件等。
2.4热工保护系统硬回路评估
核查内容:核查MFT、ETS硬回路设计是否合理，是否与实际情况相符;核查机组启动前主保护试验方案是否正确;核查独立于DCS系统的联锁硬回路，例如直流油泵等。
3结束语
通过DCS系统保护评估，提出了DCS系统中存在误动和拒动的缺陷，分析了可能造成的危害，预估风险情况和对机组运行的影响，在设计过程中违背了哪些规程，最终提出整改优化建议，为机组停机大修改造提供了重要依据。
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