热工保护的可靠性分析

周双双

摘 要：针对可门电厂近年来热工保护系统的运行情况及提高其可靠性的几个举措，文章从保护信号可靠性、保护逻辑可靠性、保护动作可靠性、后备监控可靠性等几个方面对热控保护的可靠性进行了分析和探讨。

关键词：热工保护；可靠性；问题分析；对策

中图分类号：TM621.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0060-02

随着机组自动化水平的提高，热工自动化设备尤其是热工保护设备的可靠性直接决定着机组运行的安全可靠性。保障热工保护系统可靠运行，消除热控设备缺陷隐患，恢复设备系统性能，完善保护系统功能，保证热控保护正确动作率100%，防止热工保护拒动和误动成为热控专业维护和检修的重点。本文主要结合可门电厂4×600 MW机组（一期两台2×600 MW超临界机组在2006年8月与11月实现了双投，二期两台2×600 MW超临界机组在2008年8月与11月实现了双投）的热工保护系统的运行情况及近年来提高其可靠性的几个举措，从保护信号可靠性、保护逻辑可靠性、保护动作可靠性、后备监控可靠性四个方面对热工保护可靠性进行了分析和探讨。

1 保护信号的可靠性

保护信号是保护回路的源头，其可靠性尤为重要。保护信号可靠性主要取决于就地设备、传送信号两大方面可靠与否。就地设备的可靠性则关键在于取源管路的合理性和独立性、产品质量、安装规范、设备标识准确清晰、电源配置合理性、运行环境、维护管理、防护措施等。传送信号的可靠性则应至少警惕电缆共用、卡件共用、屏蔽线共用或不规范三方面。

可门电厂某机组改造前ETS系统润滑油、真空试验块（共用管路）如图1所示。改造前润滑油压低、凝汽器真空低危急遮断试验块各用一个取压口（即四个压力开关实际使用同一管路取压），如果管路出现问题，易导致主机保护动作，安全风险大，不可靠。图1是实验块内部流程图，如果试验块前管路泄压，试验块左侧压力开关63-1/LBO 63-3/LBO与右侧压力开关63-2/LBO 63-4/LBO同时动作即导致跳机。

为此我们更换三个试验块（润滑油压低试验块1块，凝汽器真空低试验块2块），以提高保护信号源头的可靠性。以润滑油压低试验块为例，改进后的实验模块内部流程图，如图2所示。左右两侧两组压力开关使用各自的取压管，如果其中一路取压管路泄压，比如左侧压力开关（63-1/LBO、63-3/LBO）泄压动作，不会导致跳机。

2 保护逻辑的可靠性

逻辑是保护回路中的大脑部分，其安全隐患往往比较隐蔽，应引起高度重视。为可靠保护逻辑可靠性，建议从单点保护、速率质量判断、模拟量和开关量选用、保护动作延时时间合理性等方面完善。

其中，关于模拟量和开关量选用方面争议比较大，模拟量和开关量各具不同优缺点。以炉膛负压为例，模拟量信号容易发现管路堵塞、信号中断等缺陷，但却必须克服干扰可能引起的误动，而开关量信号虽然避免了干扰误动，但其开关定值漂移、管路堵塞甚至信号中断等缺陷却难以在运行中被发现，同样存在误动或拒动风险。另外，目前很多机组发电机断水保护逻辑形成为“差压低信号三取二”与“冷却水流量低”，此方式存在单个流量变送器故障，保护失效。建议将“三个差压低信号与流量低”四信号四取二，或建议增加一流量变送器，“差压低三取二”与“流量低二取一”的出口作为保护，既避免了单点保护，又有效提高了其保护的可靠性。

3 保护动作的可靠性

保护动作回路是保护回路的最后一个环节，也是最关键的一个环节。保护动作可靠性可从输出继电器及其控制电源可靠性、动作信号长脉冲或短脉冲选择、重要保护需有独立于DCS的硬回路跳闸三方面重点考虑。

可门电厂某机组改造前小机METS主辅PLC的电源工作原理图如图3所示，其通过继电器实现双电源冗余切换。其中0J继电器为双电源切换继电器，7，8为线圈接线，（3，5）、（4，6）为常开节点，（1，5）、（2，6）为常闭接点。电源1接在线圈7，8及常开触点3，4，电源2接在常闭触点1，2。当L1工作时，触点（3，5）、（4，6）动作闭合，（5，6）输出电压为L1；当L1失去时，（1，5）、（2，6）闭合，（5，6）输出电压为L2。该接线方式存在的问题为：当继电器的总输出口（即（5，6））存在问题时，可能导致即使双电源切换正常，也会出现失电现象，因此必须进行改造。

改造后的小机METS主辅PLC的电源工作原理图如图4所示，其通过继电器0J1和0J2实现双电源冗余切换。当L1工作时，触点（3，5）、（4，6）动作闭合，0J1的（5，6）输出电压Ll供主PLC电源PX-A1，0J2的（5，6）输出电压Ll供辅PLC电源PX-B1，有效解决了单个继电器的总输出口（即一个（5，6））存在问题时，可能导致即使双电源切换正常也会出现METS主辅PLC失电的重大隐患。

4 后备监控的可靠性

4.1 后备监视设备的可靠性

随着机组自动化程度的提高等原因，目前后备监监视方面存在如下问题（以可门电厂为例，但本人认为以下问题是新机组可能存在的共性问题），提高后备监视设备可靠性应着重在于解决以下问题。

后备监视参数设备较少。仅有炉膛火焰电视后备监视，而主蒸汽温度、主蒸汽压力等重要信号，主控无独立于DCS系统的后备监视信号（目前LED大屏信号取自DCS）。

汽轮机主机及辅机振动等重要信号无后备监视（TDM信号取自TSI，TSI一旦故障，DCS和TDM就无法监控）。

采用DCS集中控制后，就地表计大量减少，如主蒸汽温度（已无就地监视）、主蒸汽压力、炉膛负压（已无就地监视）。

硬光字牌信号较少，且部分取于DCS系统不可靠。

本机电源失去报警未送到其他机组或独立监视。

4.2 后备控制设备的可靠性

后备控制设备可靠性应重点考虑后备控制设备电源可靠性和后备控制回路的合理性。

可门电厂某机组改造前FSSS系统手动MFT信号硬手操回路为两路按钮信号并联后送MFT继电器柜，存在误动风险。改造将手动停炉按钮四个开关信号用独立的电缆接入FSSS硬保护回路，实现“四取二”真正的全程冗余配置。但是，其MFT硬回路继电器为脉冲保持式（继电器为机械保持，非常带电吸合），即目前虽然有FSSS控制器失电保护动作，但如果硬回路电源失去，硬MFT动作回路即失效。该问题也值得探讨。

5 结 语

实践证明，通过从保护信号可靠性、保护逻辑可靠性、保护动作可靠性、后备监控可靠性四大方面多角度多举措优化和改造，可门电厂的热工保护可靠性有效、明显的提高，为机组安全、稳定、经济运行提供了强有力的保障。

参考文献：

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[3] Q/JJRD-102-09-2011，热控技术监督实施细则[S].

[4] DL_T 5428-2009，火力发电厂热工保护系统设计技术规定[S].