电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与应对措施研究
陈浩然
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陈浩然,. 电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与应对措施研究[J]. 中国电气工程,2023.9. DOI:10.12721/ccn.2023.157077.
摘要: 现代信息技术的高速发展,推进了电力企业逐渐实现自动化、智能化转型,目前,DCS 控制保护系统是电厂热控中常用的新技术,具备安全可靠性较强、效率较高等优势,在电厂热控保护回路中发挥了重要作用。但由于电厂热控涉及的环节和设备数量较多,易出现误动作,对电力系统运行安全造成影响。因此,本文重点探讨电厂热控 DCS 控制系统中误动作产生的原因,并予以有效地建议。
关键词: 电厂热控DCS系统;控制保护回路;误动
DOI:10.12721/ccn.2023.157077
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引言:分布式控制系统(DCS)目前被广泛应用于冶金、电力、石化等领域,主要由监控系统、数据采集系统、模拟量控制系统等组成。将 DCS 控制保护系统应用于电厂,既能保证电厂机组的安全运行,又能提升电厂的自动化控制水平,大大减轻了工作人员的劳动强度和电厂生产经营成本。 DCS 是由计算机控制系统、通信单元、I/O 卡件、显示单元(CRT)及大量的通信线缆组成,极易受到各种主客观因素的影响造成控制回路误动作,影响电厂的安全、稳定运行。因此,探索如何减少电厂热控DCS控制保护回路误动具有非常重要的意义。

1电厂热控DCS控制保护回路误动事故分析

电厂热控 DCS 系统涉及的环节较多且复杂,极易因流程较多、混乱而触发误动事故,再加之操作对象能力的局限性,可能引发一系列安全事故。针对电厂热控 DCS 系统误动作带来的安全事故,从两方面进行阐述。①在没有将联锁保护彻底解除的情况下,工作人员如果对元器件进行相应的检验,此时 DCS 便因为部分测点的影响,进而造成热控系统误动作的出现,使发电机组运行出现异常。另外,热工测点存在问题时,工作人员要对系统信号进行相应的测量,整个过程容易造成强电信号与 DCS 系统控制回路串联,引发子板、子模件受损。② DCS 系统进行日常检测及维修时,要以主设备、测点等设施设备为基础,采用联动形式完成检测。但由于 DCS 系统网络控制平台是多台服务器组合而成,系统电线以及电缆错综复杂,工作人员保护操作实施时,极易在信号差异影响下使得整台发电机组出现运行问题,严重时导致系统瘫痪,带来一定经济损失。

2电厂热控保护回路误动原因分析

2.1 DCS软硬件故障

在电厂热控保护回路误动原因中,DCS 软件及硬件故障相对常见。在 DCS 控制系统快速发展进程中,热控保护系统也将一些新兴控制站融入其中,例如ETS、DEH 等,这也在很大程度上引发了 DCS 软件及硬件保护误动问题的产生,涉及的重点问题有:损坏信号处理卡、输出模板出现错误、设定值模板存在异常、网络通信不通畅等。另外,DCS控制系统运行时,会检测设备启动及停止情况。通常情况下,DCS 自身对电压进行查询,但为避免外围电路损害 DCS[1]。很多 DCS 控制系统中,各个端子板中设计了保险丝,如果出现短路、强电倒送,则会自动熔断保险丝,实现整个电路保护目的。但因为保险丝容量很小,极易出现熔断,系统无法精准检测设备实况,进而出现热控保护回路误动情况。

2.2电缆线接线故障

当前,很多电厂的工作环境发生了较大变化,得到了较好的改善,工作效率也有了大幅提升,员工工作积极主动性增强。但因为电厂本身生产、运作具备一定的特殊性,设备长时间处于高温、潮湿工作环境下,粉尘较多,极易导致很多电线电缆老化速度加快、绝缘性降低,而出现短路问题,造成保护误动现象的发生。例如,汽轮机保护系统运行过程中,有些信号电缆都会由机头高温区经过,影响电缆的绝缘性能,安全隐患大大增加。

2.3热工元件故障

在热控保护环节,热控元件收集信号重点部位,其是否能够安全可靠运行,会对热控保护安全性带来直接影响。但因为受到温差、压力大小、流量、阀门部位等诸多因素的影响,经常会出现信号误发现象,此时主辅机会在信号的影响下出现保护误动情况。

2.4人为因素故障

在电厂热控 DCS 控制保护系统误动因素中,人为因素也是非常重要的组成部分,出现此情况主要是因为很多操作人员日常维护、检修工作不到位,将端子排接线看错,或者万能表使用不够规范、标准,未根据制度严格执行等。例如,在发电厂中,投入低真空保护过程极易出现误动作,在事故发生后进行调查以及分析了解到,操作人员在不确定是否存在测量信号时,就将保护直接投入,未根据保护以及规定流程严格执行,造成汽机低真空保护出现误动。

2.5单点保护

单点保护是指热工系统中某项保护逻辑只有一个测点,一旦这个点出现故障,会导致保护失效或造成设备误动,对设备运行带来严重影响。

3电厂热控DCS控制保护回路误动应对措施

3.1强化电源并进行有效接地

对DCS 系统的供电极为重要,它应该保证在任何情况下整个DCS系统能安全稳定地提供电源,供电方式应选用两路冗余方式,在停机检修期间应做电源切换试验,同时检查各个电压模件是否存在电压不稳定等问题,保证控制柜内卡件无失电风险。现场开关量接地也存在信号误发,此时DCS 系统判断报警信息或联动信号满足也会造成控制回路误动作,这时就需要热控人员做好信号电缆的保护工作,做好可靠接地线和屏蔽线。

3.2优化热控系统

在对电厂热控 DCS 控制保护回路误动作产生的原因进行分析后可知,若要确保系统更加安全可靠,就要重视热控就地设备工作环境的选择[3]。除了要保证设备尽可能与热源、干扰及辐射区域保持安全距离以外,还要在就地设备接线盒设计方面做到防潮,并且密封性要好,具备较强的防腐蚀性。

3.3完善管理制度

电厂热控 DCS 控制保护回路误动作,与外部环境有关,不良的外部环境,会导致线路接触不良、卡套接触不良、螺丝松动,继而导致 DCS 系统出现位置开关不到位和传感器故障等问题,所以热控人员应制定完整的设备巡检维护制度,夏季应保证控制室空调温度适宜,做好防止老鼠进入控制柜等措施。

3.4筛查单点保护

将所有的重要主、辅机保护都采用“三取二”的逻辑判断方式,保护信号遵循从取样点到输入模件全程相对独立的原则。如确因系统原因测点数量不够,为避免单点故障造成误动,需要对信号采集部分定期进行检查与保护,如温度、压力、液位、流量、阀门位置的元件或电磁阀等,检验元件老化程度和灵敏度,从而降低保护误动风险。

结束语:在电厂日常生产运行过程中,热控DCS控制保护回路系统的应用非常重要。DCS 控制系统自身具备了较为明显的优势,但是同时也存在诸多不足,这就需要在应用过程中采用科学合理的方法将问题解决。在将电源切换问题改善的同时,不断提高系统抗干扰能力,重视热控就地设备工作环境条件的优化,优化保护逻辑,确保系统能够稳定安全地运行,避免出现保护回路问题的发生。

参考文献:

[1]韩欢欢.电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施研究[J].应用能源技术,2021(04):1-4.

[2]赵春宇.电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施[J].中国新技术新产品,2019(23):49-50.

[3]卫水华.电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2019(19):6.

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