火力發(fā)電廠熱控保護(hù)動作的可靠性分析

邢恒波

摘要：近年來很多電廠機(jī)組在保護(hù)上出現(xiàn)了拒動作和誤動作造成的很多非停事故，這些故障的發(fā)生會導(dǎo)致發(fā)電廠輕則跳機(jī)損壞機(jī)組設(shè)備造成經(jīng)濟(jì)損失重則造成人身傷亡事故造成社會損失。這就要求熱控保護(hù)的可靠性要達(dá)到非常高的高度。

關(guān)鍵詞：分散控制系統(tǒng)（DCS）;冗余;獨(dú)立性;可靠性

前言：本文針對當(dāng)前熱控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r來對熱控系統(tǒng)保護(hù)裝置中可靠性方面存在的問題進(jìn)行分析，提出一些在提高保護(hù)可靠性方面的一些做法。保護(hù)的兩個(gè)重要原則防止誤動作以及拒動作，關(guān)于誤動和拒動的關(guān)系要認(rèn)識清楚，這是一對矛盾，在加強(qiáng)防止誤動作方面可能會引起拒動作，在加強(qiáng)防止拒動作方面可能會引起誤動作。在主保護(hù)方面，如MFT和ETS的保護(hù)，拒動作引起的危害大于誤動作，所以主保護(hù)設(shè)計(jì)上以防止拒動作為第一考慮，而一般保護(hù)方面，可以加強(qiáng)防止誤動作的工作。

熱控保護(hù)的重要性

今天DCS已經(jīng)成為電站控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，目前大到1000MW的主力單元機(jī)組，小到幾十兆瓦的自備電廠機(jī)組，都有DCS保障其安全運(yùn)行。DCS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)相當(dāng)成熟的階段，它的廣泛應(yīng)用除了其性價(jià)比的提高以外，還得益于其可靠性的不斷提高。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展各種大型火力發(fā)電機(jī)組不斷投入運(yùn)行，大容量、高參數(shù)的火力機(jī)組不但發(fā)電效率高而且在節(jié)能減排方面也有著很好的保證。從而對電廠控制的神經(jīng)中樞系統(tǒng)---控制系統(tǒng)提出了更高的要求，而熱控保護(hù)是保證電廠設(shè)備正常運(yùn)行的最關(guān)鍵的系統(tǒng)。

安全可靠性對于電力生產(chǎn)至關(guān)重要。熱控系統(tǒng)的可靠性、保護(hù)系統(tǒng)的獨(dú)立性原則都是從安全角度出發(fā)，以期最大限度地避免事故發(fā)生的可能性。

DCS系統(tǒng)在電廠的安全生產(chǎn)、減少機(jī)組跳閘次數(shù)、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)性提高、節(jié)能減排的方面也起到了相當(dāng)大的作用。大部分熱控保護(hù)裝置的系統(tǒng)主要是通過DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，也有少數(shù)關(guān)鍵性保護(hù)由硬接線組成的操作按鈕以供運(yùn)行人員緊急情況下操作。

分析熱工保護(hù)的故障原因

DCS故障

在熱控保護(hù)裝置中，DCS系統(tǒng)也會出現(xiàn)一些故障，造成其發(fā)生故障的原因有很多，這里主要列舉三個(gè)方面，第1個(gè)方面是因?yàn)镈CS硬件問題，包括控制器故障、卡件故障的問題，電子元器件是有壽命的，有的元器件長期運(yùn)行性能下降。第2個(gè)方面是DCS通訊故障，通訊方面的故障，筆者所在的電廠就發(fā)生過由于通訊故障而造成跳機(jī)事件。第3個(gè)方面是保護(hù)設(shè)計(jì)存在不合理的情況，控制邏輯的完善性和合理性不夠，熱控技術(shù)人員沒有發(fā)現(xiàn)保護(hù)回路設(shè)計(jì)的隱患，比如有的保護(hù)設(shè)計(jì)把算法塊的壞點(diǎn)也作為保護(hù)的條件之一，設(shè)計(jì)人員為了保險(xiǎn)還把條件做了三選二，這樣做法的確加強(qiáng)了防止拒動作，但是當(dāng)DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可能算法塊都會出現(xiàn)壞點(diǎn)發(fā)生的情況，最終導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)。

人員專業(yè)技能存在缺失

隨著技術(shù)發(fā)展和新建機(jī)組增加，新老電廠都面臨人員技術(shù)素質(zhì)跟不上需求局面。加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或網(wǎng)上技術(shù)教育，提高專業(yè)人員技術(shù)素質(zhì)是做好熱工監(jiān)督工作的基礎(chǔ)。通過網(wǎng)絡(luò)定期發(fā)布技術(shù)水平測試卷，促進(jìn)各單位技術(shù)培訓(xùn)工作深入;開展行業(yè)技術(shù)操作比武競賽，調(diào)動熱工專業(yè)人員自覺學(xué)習(xí)和一專多能積極性。提高專業(yè)人員積極的工作責(zé)任性、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、功底扎實(shí)的專業(yè)和管理技能。

技術(shù)管理方面

現(xiàn)場操作人員的工作失誤是威脅可靠性的一大隱患。失誤的原因多種多樣，如操作人員未按規(guī)程操作、操作失誤，沒有進(jìn)行事故預(yù)想、管理有漏洞等原因。這樣對于熱控保護(hù)的管理要有一整套的制度配合，要用制度去規(guī)范人員的行為。

提高熱控保護(hù)裝置的可靠性措施。

保證DCS系統(tǒng)的可靠性

DCS廠家的硬件軟件一直都在升級，對于備件的采購一定跟蹤DCS廠商的信息，有的設(shè)備廠商不再生產(chǎn)，那么廠商更新的設(shè)備是否可以應(yīng)用到老版本的系統(tǒng)上要確認(rèn)。包括軟件的配套也要跟蹤確認(rèn)，如果新舊軟硬件配合不好、造成控制器負(fù)荷率高和系統(tǒng)抗干擾性能差，如采用不同時(shí)期制造的硬件，硬件有了局部變化后相應(yīng)的軟件未做更新、軟件版本不一致、軟硬件版本不協(xié)調(diào)、系統(tǒng)軟件與組態(tài)應(yīng)用軟件的不協(xié)調(diào)。案例：某廠ETS發(fā)生誤動作，造成機(jī)組非停，其誤動作原因就是由于軟硬件版本不協(xié)調(diào)。該ETS系統(tǒng)硬件采用PLC實(shí)現(xiàn)，使用的網(wǎng)絡(luò)模塊硬件版本較新，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程規(guī)劃時(shí)使用了老版本軟件，造成了網(wǎng)絡(luò)模塊軟硬件版本沖突，雖然網(wǎng)絡(luò)能正常工作，切換試驗(yàn)也正常，但是長時(shí)間運(yùn)行后網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)信息越來越多，系統(tǒng)抗干擾能力變差，最終造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。后來采用的新版本的軟件重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置及編程后，解決了版本沖突問題，此類問題系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，不易發(fā)現(xiàn)，應(yīng)引起重視。

堅(jiān)持熱控系統(tǒng)可靠性的五大原則

分配控制任務(wù)應(yīng)以一個(gè)部件故障時(shí)對系統(tǒng)功能影響最小為原則。而熱控系統(tǒng)“獨(dú)立性”原則也指明：

機(jī)、爐跳閘保護(hù)的控制器應(yīng)單獨(dú)冗余設(shè)置;

保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)有獨(dú)立的I/O通道

冗余的I/O信號應(yīng)在不同的支線上

觸發(fā)機(jī)組跳閘的保護(hù)信號的開關(guān)儀表應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，當(dāng)確有困難而需要與其他系統(tǒng)合用時(shí)，其信號應(yīng)首先進(jìn)入保護(hù)系統(tǒng)

機(jī)組的跳閘命令不應(yīng)通過通訊總線傳輸。

建立完善的管理制度

制定DCS保護(hù)退投、工程師站分級授權(quán)等管理制度;

主保護(hù)的退投操作避免對主保護(hù)信號直接進(jìn)行點(diǎn)強(qiáng)制操作;

編寫事故處理預(yù)案，提高處理故障過程安全可靠性;

同行業(yè)技術(shù)交流，技術(shù)人員不但需要對本廠其發(fā)生故障的原因進(jìn)行有效的分析，并采取措施來進(jìn)行解決與制止，還需要參考行業(yè)內(nèi)其他電廠的故障分析，看看本廠有沒有類似的隱患，如果有要盡快整改消除隱患。

提高職工的能力

人員素質(zhì)—落實(shí)“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”方針關(guān)鍵，它決定了控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，故障的發(fā)生概率，機(jī)組防范措施的有效性，

人員的故障處理能力—決定控制系統(tǒng)故障后分析判斷的正確性、處理時(shí)的快速性，處理后的可靠性和故障機(jī)組停機(jī)時(shí)間的長短。

控制系統(tǒng)可靠性保證—控制系統(tǒng)本身，有效的管理制度 + 人員的嚴(yán)格執(zhí)行 + 和諧的環(huán)境 + 技能專家以點(diǎn)帶面。

以人為本，本強(qiáng)業(yè)穩(wěn)。重視人員安全意識、規(guī)程掌握與基礎(chǔ)技能培訓(xùn)（包括外出學(xué)習(xí)交流，調(diào)研取經(jīng)）

結(jié)束語：

熱工系統(tǒng)保護(hù)的可靠性對保證火電機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要，特別是減少機(jī)組跳閘次數(shù)、機(jī)組靈活性提升、超低排放以及節(jié)能改造等關(guān)鍵技術(shù)直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。在當(dāng)前發(fā)電運(yùn)營模式與形勢下，如何提高熱控設(shè)備與系統(tǒng)可靠性、增強(qiáng)機(jī)組調(diào)峰能力、縮短機(jī)組啟停時(shí)間、提升機(jī)組爬坡速度，增強(qiáng)燃料靈活性、實(shí)現(xiàn)熱電解耦運(yùn)行及解決新能源消納難題等方面，仍是熱控專業(yè)需要探討與研究的重要課題。

參考文獻(xiàn)：

【1】趙燕萍等編著 熱控連鎖保護(hù)系統(tǒng)配置優(yōu)化技術(shù). 北京：中國電力出版社，2016

【2】王常力 羅安 分布式控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例 電子工業(yè)出版社 2014

【3】火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)運(yùn)行檢修導(dǎo)則