温度高保护慢速率判断功能应用

严 郁

(大唐略阳发电有限责任公司，陕西 汉中 724300)

0 引言

温度保护作为一项重要保护，在火电机组中应用广泛，它能够及时有效地发现由设备异常引起的温度升高，并在到达定值后发出跳闸指令，停运异常设备，防止设备故障扩大，从而保证机组安全稳定运行。但由于温度信号的测量通常采用弱电信号，常常由于温度元件的老化、端子氧化、回路断线、信号干扰等问题引起温度信号异常波动，若保护判断逻辑设置不合理，温度信号的异常波动超过保护动作值时就会引起保护的误动。若单纯对温度保护加以量程的修改、增加延时环节，能够有效降低误动几率。但对于一些重要设备，这样处理会造成保护动作值出现偏差以及保护的灵敏性下降。一旦发生故障，温度保护不能及时动作，势必会造成设备故障加重，严重的可能还会威胁到机组的安全运行。因此，如何在及时准确地实现温度保护的同时，还能够排除温度异常波动对保护的干扰，是热工保护的一项重要课题。

1 存在的问题

略阳发电厂7号机组汽轮机采用亚临界参数、高中压合缸、一次中间再热、双缸双排气、单轴、抽汽凝汽式330 MW汽轮机，型号：C305/N330-16.7/537/537/0.45，哈尔滨汽轮机厂生产；汽轮机数字式电液调节系统(digital electrichydraulic control system， DEH)采用GE新华OC6000e控制系统。汽轮机的温度保护在DEH中实现，DEH将采集到的温度信号先经过品质监测(TQ)功能块进行断线、超量程判断，再由慢信号保护(SAIPro)功能块判断速率后将温度值与保护动作值进行比较，若温度信号品质无坏点且速率变化值在SAIPro设定的幅度内，则温度达到定值时温度高保护输出；当温度信号变化超过设定速率，则闭锁保护输出；当温度恢复至正常范围，且速率变化在规定时间内满足要求，则自动恢复保护输出功能。通过设置SAIPro慢信号保护功能块中的正向速率限制值(PL)及负向速率限制值(NL)参数，改变温度变化速率。

SAIPro慢信号保护功能块中设置的PL和NL参数均为600 ℃/min，即每秒变化幅度为10 ℃，但根据仿真试验发现，该逻辑的判断是以DEH系统逻辑处理周期为单位进行判断的，即该温升速率判据实际为2 ℃/周期，而DEH系统逻辑处理周期为200 ms，也就是说在200 ms内温度变化超过2 ℃便会闭锁保护输出，而不是1 s内温度变化超过10 ℃闭锁保护。但根据正常温度变化特性分析，当故障发生时，在温度迅速上升的过程中，存在200 ms内温升超过2 ℃的现象。因此，SAIPro慢信号保护功能块的固有逻辑判断功能在温度高保护的应用中存在一定的缺陷，按处理周期来设置的速率限制很容易造成温度快速上升时闭锁保护的情况发生，使保护存在拒动的风险而无法保护主设备的安全。

另外，还存在保护闭锁条件自动复位如何设置的问题。若自动复位条件设置较低，就会出现复位后保护误动现象；自动复位条件设置较高，则会引起保护长期退出；而一旦发生保护闭锁退出，运行人员无法获知则不利于问题的及时发现和处理，从而使设备存在失去温度保护的隐患。

2 解决方案及实施

正常的温度信号具有一定的惯性，温度变化速率不会过快，根据经验，当温度变化速率超过8 ℃/s时，则认为温度点变化异常，应该剔除该点的保护。因此，变化速率的判断应满足1 s内的任意周期变化幅度超过8 ℃或累计超过8 ℃。由于SAIPro慢信号保护功能块不能满足该要求，因此选择GE新华OC6000e控制系统中的滞后(Delay)功能块来替代SAIPro慢信号保护功能块，重新对温度高保护逻辑进行优化，滞后功能块配置参数具体如表1所示。

表1 滞后功能块参数

配置表1中，参数LT=-4，使用DT时间内输入的变化幅度采集功能，采集1 s内测量值的变化幅值，幅值判断公式如下所示：

递推计算公式如下：

其中，T为计算周期；L为缓冲区长度(时间跨度)；KG为幅值增益；tmp->PreAl为指向临时存储的前周期的值。

p(n)=aX(n)+bX(n-1)，Y(n)=P(n-L)；因缓冲区长度为120，所以L大于120时，其中有些输出为线性插值的结果。

经过比较，当幅值大于等于8 ℃或品质判断断线，则满足保护闭锁输出条件；当测量值变化速率小于8 ℃/s且品质判断为好点，当测量值达到保护动作值，则执行保护动作。

取消自动复位环节，设置手动复位输入，可以复位速率判断闭锁条件，当测量值达到保护动作值，则手动无法复位闭锁条件，这样的设计是为了避免复位过程中触发保护动作。

将慢速率超限和品质判断坏点信号送至光字报警中，提示运行人员存在温度保护信号异常退出，需要及时排查处理保护信号，待异常处理完毕恢复测量正常后，由热控人员在逻辑组态中进行手动复位，投入温度保护。

逻辑实现以高缸排汽温度高保护为例，如图1所示。

图1 温度高保护慢速率判断逻辑

3 实施效果

该方案首先应用于略阳发电厂7号机组汽轮机轴承金属温度高保护及高缸排汽温度高保护中，通过模拟测量信号变化的试验，验证了该温度高保护慢速率判断闭锁准确，符合温度变化超过8 ℃/s剔除该点保护的要求，相较之前的逻辑方案，有效减少了保护误动和拒动的可能，提高了温度保护的可靠性，并且结合声、光报警准确提示运行人员测量异常现象，便于及时诊断处理异常。

4 结束语

温度高保护慢速率判断功能，不仅可以在GE新华OC6000e控制系统中实现，还可以应用于上海新华的控制系统，如XDPS控制系统中，除了对DEH系统自动汽轮机控制(automatic turbine control，ATC)设备进行温度保护，还可以应用于基于新华控制系统的DCS控制系统其他辅机的温度保护中，具有一定的推广价值。