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摘要 热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，但是在机组的实际运行过程中，不可控的因素时常发生，使得热工保护出现误动，造成机组停机。分析了热工保护误动、拒动的主要原因，并结合这些原因提出了提高善热工保护的几点具体措施。
关键词 热电厂设备；热工保护；误动；可靠性；措施
中图分类号TM 文献标识码A 文章编号1673—9671-(2011)022—0139-01
在发电厂的运行工作中，热工保护是重要的核心技术之一，为机组的安全稳定运行提供着有利的保障。但是在机组的实际运行过程中，不可控的因素时常发生，使得热工保护出现误动，造成机组停机，这不仅给企业的运营带来额外损失，还会因危胁电网稳定而产生负面影响。
1 提高热工保护系统可靠性的重要性
热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，热工保护的可靠性对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。热工保护系统的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出正常可控制的范围时，自动紧急联动相关的设备，及时采取相应的措施加以保护，从而软化机组或设备故障，避免出现重大设备损坏或其他严重的后果。但在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动，并因此造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动，并因此造成事故的不可避免和扩大。
随着发电机组容量的增大和参数的提高，热工自动化程度越来越高，尤其是伴随着DCS分散控制系统在电力过程中的广泛应用和不断发展，DCS控制系统凭借其强大的功能和优越性，使机组的可靠性、安全性、经济性运行得到了很大的提高。但由于参与保护的热工参数也随着机组容量的增大而越来越多，发生机组或设备误动或拒动的几率也越来越大，热工保护误动和拒动的情况时有发生。因此，提高热工保护系统的可靠性，减少或消除DCS系统失灵和热工保护误动、拒动具有非常重要的意义。
2 热工保护误动和拒动的原因分析
热工保护误动、拒动的原因大致可以概括为：热控元件故障；DCS软、硬件故障；热控设备电源故障；中间环节和二次表故障；电缆接线短路、断路、虚接；人为因素；设计、安装、调试存在缺陷。
1)热控元件故障。因热工元件故障(包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等)误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动占的比例也比较大，有些电厂因热工元件故障引起热工保护误动、拒动甚至占到了一半。主要原因是元件老化和质量不可靠，单元件工作，无冗余设置和识别。
2)DCS软、硬件故障。随着DCS控制系统的发展，为了确保机组的安全、可靠，热工保护里加入了一些重要过程控制站(如：DEH、CCS、BMS等)两个CPU均故障时的停机保护，由此，因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要原因是信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。
3)设备电源故障。随着热控系统自动化程度的提高，热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护误动、拒动的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠导致。
4)电缆接线短路、断路、虚接。电缆接线断路、断路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等引起。
5)人为因素。因人为因素引起的保护误动大多是由于热工人员走错间隔、看错端子排接线、错强制或漏强制信号、万用表使用不当等误操作等引起烧损。
6)设计、安装、调试存在缺陷。许多机组因热控设备系统设计、安装、调试存在质量缺陷导致机组热工保护误动或拒动。
3 提高善热工保护的原则与措施
1)建立设备试运记录。对重要热工保护系统所用的硬件设备实行跟踪记录制度。热工保护系统的可靠性与系统硬件设备的可靠性直接相关，所以必须保证系统硬件设备的可靠性，尤其是保护出口卡件的可靠性，常规的做法是每次保护投入运行前对检测元件及卡件进行校验，确认合格就可以使用。但是实际应用中还是会出现校验合格的检测元件或卡件在运行中故障造成设备误动的事件。这是因为热控设备尤其是电子设备对环境和安装要求比较苛刻，不认真的安装以及无有效的产品保护都会造成故障的出现，有些特殊的故障还会很隐秘的存在，所以很可能将事故隐患忽视。基于此类情况出现的可能，在调试运行中只有做好记录，严格跟踪保护系统校验的每一个过程，才能有效避免事故的发生。
2)尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。随着热控自动化程度的提高，对热控元件的可靠性要求也越来越高，所以，采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体可靠性有着十分重要的作用。根据热控自动化的要求，热控设备的投资也在不断地增加，切不可为了节省投资而“因小失大”。在合理投资的情况下，一定要选用品质好、运行业绩佳的就地热控设备，以提高DCS系统的整体可靠性和保护系统的安全性。
3)在热控系统中，尽可能地采用冗余设计。过程控制站的电源和CPU冗余设计已成为普遍，对一些保护执行设备(如跳闸电磁阀)的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置，并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断，同一参数的多个重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散由于某一卡件异常而发生危险，从而提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样，以提高其可靠性，并方便故障处理。一个取样，多点并列的方法有待考虑改进。总之，冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。
4)对保护逻辑组态进行优化在电厂中，温度高保护是主辅机设备保护的必不可少的一项重要保护。由于温度元件受产品质量、接线端子松动、现场环境等各种因素的影响，在运行一定周期后极其容易导致信号波动，从而引起保护误动现象的发生。针对此，可在温度保护中增加加速度限制(坏质量判断)，具体措施为：对温度保护增加速率限制功能，当系统检测到温度以>20℃／s的速率上升时，即闭锁该温度保护的动作，并且在DCS系统画面上报警，同时通知检修人员进行排查故障。这样通过优化保护逻辑组态，对提高保护系统的可靠性、安全性，降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。
关键词 热电厂设备；热工保护；误动；可靠性；措施
中图分类号TM 文献标识码A 文章编号1673—9671-(2011)022—0139-01
在发电厂的运行工作中，热工保护是重要的核心技术之一，为机组的安全稳定运行提供着有利的保障。但是在机组的实际运行过程中，不可控的因素时常发生，使得热工保护出现误动，造成机组停机，这不仅给企业的运营带来额外损失，还会因危胁电网稳定而产生负面影响。
1 提高热工保护系统可靠性的重要性
热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，热工保护的可靠性对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。热工保护系统的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出正常可控制的范围时，自动紧急联动相关的设备，及时采取相应的措施加以保护，从而软化机组或设备故障，避免出现重大设备损坏或其他严重的后果。但在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动，并因此造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动，并因此造成事故的不可避免和扩大。
随着发电机组容量的增大和参数的提高，热工自动化程度越来越高，尤其是伴随着DCS分散控制系统在电力过程中的广泛应用和不断发展，DCS控制系统凭借其强大的功能和优越性，使机组的可靠性、安全性、经济性运行得到了很大的提高。但由于参与保护的热工参数也随着机组容量的增大而越来越多，发生机组或设备误动或拒动的几率也越来越大，热工保护误动和拒动的情况时有发生。因此，提高热工保护系统的可靠性，减少或消除DCS系统失灵和热工保护误动、拒动具有非常重要的意义。
2 热工保护误动和拒动的原因分析
热工保护误动、拒动的原因大致可以概括为：热控元件故障；DCS软、硬件故障；热控设备电源故障；中间环节和二次表故障；电缆接线短路、断路、虚接；人为因素；设计、安装、调试存在缺陷。
1)热控元件故障。因热工元件故障(包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等)误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动占的比例也比较大，有些电厂因热工元件故障引起热工保护误动、拒动甚至占到了一半。主要原因是元件老化和质量不可靠，单元件工作，无冗余设置和识别。
2)DCS软、硬件故障。随着DCS控制系统的发展，为了确保机组的安全、可靠，热工保护里加入了一些重要过程控制站(如：DEH、CCS、BMS等)两个CPU均故障时的停机保护，由此，因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要原因是信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。
3)设备电源故障。随着热控系统自动化程度的提高，热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护误动、拒动的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠导致。
4)电缆接线短路、断路、虚接。电缆接线断路、断路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等引起。
5)人为因素。因人为因素引起的保护误动大多是由于热工人员走错间隔、看错端子排接线、错强制或漏强制信号、万用表使用不当等误操作等引起烧损。
6)设计、安装、调试存在缺陷。许多机组因热控设备系统设计、安装、调试存在质量缺陷导致机组热工保护误动或拒动。
3 提高善热工保护的原则与措施
1)建立设备试运记录。对重要热工保护系统所用的硬件设备实行跟踪记录制度。热工保护系统的可靠性与系统硬件设备的可靠性直接相关，所以必须保证系统硬件设备的可靠性，尤其是保护出口卡件的可靠性，常规的做法是每次保护投入运行前对检测元件及卡件进行校验，确认合格就可以使用。但是实际应用中还是会出现校验合格的检测元件或卡件在运行中故障造成设备误动的事件。这是因为热控设备尤其是电子设备对环境和安装要求比较苛刻，不认真的安装以及无有效的产品保护都会造成故障的出现，有些特殊的故障还会很隐秘的存在，所以很可能将事故隐患忽视。基于此类情况出现的可能，在调试运行中只有做好记录，严格跟踪保护系统校验的每一个过程，才能有效避免事故的发生。
2)尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。随着热控自动化程度的提高，对热控元件的可靠性要求也越来越高，所以，采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体可靠性有着十分重要的作用。根据热控自动化的要求，热控设备的投资也在不断地增加，切不可为了节省投资而“因小失大”。在合理投资的情况下，一定要选用品质好、运行业绩佳的就地热控设备，以提高DCS系统的整体可靠性和保护系统的安全性。
3)在热控系统中，尽可能地采用冗余设计。过程控制站的电源和CPU冗余设计已成为普遍，对一些保护执行设备(如跳闸电磁阀)的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置，并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断，同一参数的多个重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散由于某一卡件异常而发生危险，从而提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样，以提高其可靠性，并方便故障处理。一个取样，多点并列的方法有待考虑改进。总之，冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。
4)对保护逻辑组态进行优化在电厂中，温度高保护是主辅机设备保护的必不可少的一项重要保护。由于温度元件受产品质量、接线端子松动、现场环境等各种因素的影响，在运行一定周期后极其容易导致信号波动，从而引起保护误动现象的发生。针对此，可在温度保护中增加加速度限制(坏质量判断)，具体措施为：对温度保护增加速率限制功能，当系统检测到温度以>20℃／s的速率上升时，即闭锁该温度保护的动作，并且在DCS系统画面上报警，同时通知检修人员进行排查故障。这样通过优化保护逻辑组态，对提高保护系统的可靠性、安全性，降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。