浅析热工模拟量测点与开关量测点可靠性

张倩

摘 要：本文阐述了热工模拟量测点和开关量测点在工程中的应用，并对其优缺点进行浅析，通过模拟量和开关量各自工程应用举例，说明模拟量测点在工程的应用中可靠性优于开关量测点，并可以取代开关量测点。

关键词：模拟量；开关量；可靠性

一、定义概述

（一）开关量定义

开关量是指非连续性信号的采集和输出，包括遥信采集和遥控输出。它有1和0两种状态，这是数字电路中的开关性质，而电力上是指电路的开和关或者说是触点的接通和断开。

（二）模拟量定义

模拟量是指连续的电压，电流等信号量，模拟信号是幅度随时间连续变化的信号。其经过抽样和量化后就是数字量。

二、开关量与模拟量在锅炉主保护中的应用举例

开关量测点炉膛压力低低三取二输出为数字量，通过输出值0或1判断其是否满足动作条件；模拟量测点锅炉给水流量低值判断，是将补偿计算值与定值比较判断后输出0或1，再通过三取二模块逻辑判断输出，具体实现如下说明：

1）炉膛压力低低保护：取就地三个压力开关常闭节点，通过硬线将开关量信号送入FSSS控制站的不同DI卡件，然后通过三取二逻辑判断输出。

2）给水流量低低：就地三个差压变送器通过硬线，将模拟量信号送入相应控制站的不同AI卡件，通过逻辑组态计算出流量，经过比较模块作出判断，输出数字量；再经过相应控制站不同DO卡件输出，通过硬线送到FSSS控制站的不同DI卡件，最后通过三取二逻辑判断输出。

通过上述主保护开关量与模拟量逻辑判断比较，可以看出各有利弊。如炉膛压力低低保护，直接通过就地送入FSSS控制站，响应速度相对模拟量比较稍快，并且可避免中间DO卡件故障导致信号不来的可能性。但是开关量不能实时监视炉膛压力，而且开关本身故障时无法判别，只能在校验时发现其值是否偏离，切换差是否符合要求。相反，给水流量低低就不存在这种情况，通过模拟量测量不仅可以实时显示给水情况，并且故障时可以通过测量参数立刻反应，这样儿就能及时处理；但其存在中间环节可能导致信号检测不到的弊端；由于存在中间环节及多一次的逻辑组态致使模拟量保护信号相对于开关量稍慢，但是这个时间差的影响微乎其微。

三、模拟量优于开关量

随着仪表技术和DCS技术的飞速发展，仪表、DCS系统及系统相应卡件的可靠性越来越高，所以上述模拟量存在的问题都可以解决。但是开关量依然不可避免的存在局限性，所以本人认为现场采用模拟量要远远优于开关量，下面就个人经历及查阅的资料进行说明。

国华呼伦贝尔电厂：C真空泵补水电磁阀自动开条件改造前只通过开关量进行控制，由于就地开关量信号无法监视真空泵汽水分离器实时液位，所以信号来时不能确定其是否准确，或者直接无信号，这就导致液位低电磁阀不动作；改造后采用真空泵汽水分离器液位低（开关量）或真空泵汽水分离器液位低（<70mm），这样既达到了联锁作用又达到了监视作用，改造截止目前应用效果很好。

国华呼伦贝尔电厂高低加控制逻辑中也均采用模拟量判断来实现，开关量取消，实际效果显著；另外磨煤机保护条件中密封风与一次风差压大就地也是采用差压变送器进行测量，逻辑组态中将实时测量差压模拟量通过逻辑判断输出开关量，再逻辑3取2输出作为磨煤机跳闸条件。

通过咨询大唐乌纱山电厂、国华锦界、华润徐州电厂等，采用模拟量逻辑判断输出作为联锁、保护条件的控制系统，效果稳定可靠。尤其是大唐乌纱山电厂除了主保护采用开关量，其他联锁、保护条件均采用模拟量逻辑判断输出数字量来实现，效果很好。另外大唐乌纱山磨组密封风与一次风差压也是采用差压变送器测量，磨组运行期间通过实测參数趋势多次提前发现测点取样管路堵塞现象，采取紧急措施进行吹扫，避免磨组跳闸。

通过现场维护经验和上述案例来看模拟量可以实时监测测量数据，通过数据可以提前判断测点取样是否有堵塞现象或仪表是否有故障，采取紧急措施提前处理，防止设备误动或拒动。而开关量测量只有实测值达到仪表设定值才会触发其动作报警，不能提前防范而使保护动作。从现场实践情况来看采用模拟量测量可靠性明显高于开关量，由于模拟量测量可以提前发现设备是否故障，测量参数是否异常可以有效防止设备误动或拒动。

四、模拟量取代开关量做保护逻辑设想

就鸿电二期现场而言，可将现有的逻辑：如炉膛压力低、磨煤机密封风与一次风差低、火检冷却风与炉膛差压低等均为开关量的保护或联锁条件进行改进。

由于上述均是3取2判断，本人认为可以采用两个开关量与一个模拟量组合、两个模拟量与一个开关量组合或者均为模拟量，这样不仅可以实时监视相关参数，而且通过模拟量可以做出报警、联锁、跳闸条件所需要的信号，就可以直接减少仪表的安装数量，这是开关量仪表无法达到的。

通过咨询一些电厂，就磨煤机密封风与一次风差压保护条件来讲，大多数电厂都是采用模拟量判断，现在模拟量仪表、DCS的可靠性完全可以满足辅机保护，那么就可以满足主保护，因此本人认为主保护条件为开关量的也可以改成模拟量，也确信模拟量取代开关量会是一种趋势。

五、结论

通过以上论述，不难得出总结：类似炉膛压力低低、高高等这类主保护，虽然尚未采用模拟量，但是个人认为可以用模拟量实现，并且优于开关量，同时确信现场的开关量均可以用模拟量代替。