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J 电 力 安 全 技 术 第 l 7 卷 2 0 1 5 年 第 7 期 火电厂热工保护逻辑的优化 蔡建 飞，钱兴文 ． 淮沪煤电有限公司田集发电厂 ，安徽 淮南2 3 2 0 9 8 [ 摘要] 当机组在启停和运行过程中发生危及设备安全的危险时，热工保护 自动采取保护或 联锁， 防止事故扩大， 保护机组设备的安全。针对某火电厂热工保护逻辑在实际运行过程存在的缺陷， 进行逻辑优化并在检修过程中实施改造。改造后效果 良好，保证 了机组的安全运行。 [ 关键词]火电厂 ；热工保护 ；逻辑 ；设计缺陷 1 概述 某 发 电厂 l期工 程 为 26 0 0 MW 超 临界 机 组 ，分别 于 2 0 0 7 年 7月和 1 0月 投运。锅炉 为上 海锅炉厂有限公司生产 的超 临界参数变压运行螺 旋管圈直流炉 ，为单炉膛、一次 中间再 热、四角 切 圆燃烧、平衡通风、固态排渣 、全钢架悬 吊结 构、兀型露天布置燃煤锅炉。其 D C S系统为上海 西屋控制系统有 限公司的基于 UNI X操作系统的 O V A T I O N1 ． 7 ． 2 分散控制系统。电厂 2 期工程为 2 6 6 0 MW 超超 临界机组 ，分别于 2 0 1 3年 1 2月 和 2 0 1 4年 4 月投运。锅炉为上海锅炉厂有限公司 生产的超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，为 单炉膛、一次 中间再热、四角切 圆燃烧、平衡通 风、兀 型露天布置 、固态排渣、全钢架悬 吊结构。 其 DC S系统为上海西屋控制系统有限公司的基于 WI ND OWS 7操作 系统的 O VAT I ON3 ． 3 ． 1 分散控 制系统。 由于 l 期工程的热工保护逻辑设计不完善 ，在 机组投运后多次误动，造成较大的损失。因此，热 控专业针对机组热工保护缺陷进行排查整理，制定 具体的优化措施并加以实施 ；同时 ，将这些措施提 交给 2期工程热控专业， 使其在建设期间得到落实。 2 热工保护逻辑优化 2 ． 1 重大辅机涉及阀门全关保护逻辑 2 ． 1 ． 1 只有 1 个出口阀门的辅机跳 闸逻辑 在实际运行过程 中，热工保护可能出现阀门全 一 9一 开、全关信号同时触发或阀门全开信号瞬间消失、 全关信号出现等故障状态。此类故障一般是由阀门 控制回路引起的。而从出口阀门全关辅机判断逻辑 图 见 图 1 中可以看 出，若此类故障出现，会联 跳辅机，引起不必要 的辅机跳闸、RB等现象发生。 为避免该故障的发生，增加了阀门故障判断逻辑和 光字牌报警 ，提醒运行操作人员注意。其增加的阀 门故障判断逻辑如 图 2 所示 ，修改后的出口阀门全 关跳辅机判断逻辑如图 3 所示。 辅机运行信号 辅机出口门全关 L⋯⋯⋯⋯’ 辅机出口门全开 跳闸信号 图 1 原出口阀门全关跳辅机判断逻辑 2 ． 1 ． 2 同时具有进、出口阀门的辅机跳 闸逻辑 对具有 1 个进、出口阀门或 2 个进、出口阀门 的重要辅机 ，从其跳 闸判 断逻辑 图 见 图 4 可以 看 出，其同样存在误动的可能，因此将其修改为如 图 5 所示逻辑 ，阀门信号采取 “ 4 取 3 ”判断。 2 ． 2 重大辅机设备停信号逻辑 MF T保护逻辑 中，六大风机停信号为 S OE类 型。该类型信号存在不能翻转现象，因此需要增加 风机停和风机 电流信号作为辅助判断。风机停运 、 风机运行信号取反 ， 风槐 电流小于设定值 ， “ 3取 2 ” 判断 ，表征为风机停止状态 见图 6 。 2 ． 3 重大辅机轴承温度保护逻辑 在实 际生产现场， 温度保护有采用单温度测点、 第 l 7 卷 2 0 1 5 年第 7 期 电力 安全技 术 泵运行信号 ‘⋯⋯⋯⋯一 ●一⋯⋯⋯-- 辅机出口门全关 ～⋯⋯⋯⋯。 -⋯⋯⋯⋯- 辅机出口门故障 ●⋯⋯⋯⋯一 ● 辅机出口门全开 l l 辅机 出口门全关 I 图 2 增加的阀门故障判断逻辑 辅机运行信号 辅 辅机进口门 1 全关 故障信号 J 跳闸信号 图 3 修改后出口阀门全关跳辅机判断逻辑 图 4 具有 1 个进、出口阀门关到位的原跳闸判断逻辑 辅机运行信号 ●⋯⋯⋯⋯__ 辅机出口门 1 全关 ●⋯一⋯⋯⋯’ ---_‘----。 _-。 辅机出口门 2全关 。⋯⋯⋯⋯ ● 辅机出口门 1 全卉 ‘⋯⋯⋯⋯-。 -⋯⋯⋯⋯-_ 辅机出口门 2全开 ■⋯⋯⋯⋯-。 -⋯⋯⋯⋯-- 辅机进口门 1 全关 ‘⋯⋯⋯⋯-‘ 辅机进口门 2全关 ‘⋯⋯⋯⋯- -⋯⋯⋯⋯-_ 辅机进口门 1 全开 L ⋯⋯⋯⋯-‘ 辅机进口门 2全开 图 5 具有 2 个进 出口阀门关到位的修改后跳闸判断逻辑 图 6 六大风机停止信号逻辑设计示意 双温度测点和 3 温度测点 3 种隋况。 2 ． 3 ． 1 单温度测点辅机 对单温度测点辅机而言，原单点温度保护逻辑 如 图 7所示 。正常情况下温度测点所测温度具有不 突变的特性 ，而回路中间环节的某个接线端子松动 跳闸信号 会使温度缓 慢上升 ，但该保护逻辑却无法将之与测 点温度的缓慢升高加以区分，将可能导致跳闸信号 输出，引起设备误动。 图 7 原单点温度保护判断逻辑 跳闸信号 一 9一 J 电 力安 全 技 术 第l 7 卷 2 0 1 5 年 第7 期 某 电厂曾因单点温度元件接线松动使温度达到 苫 跳闸值， 导致辅机误跳闸， R B动作．， 造成相当大 ； 的经济损失。对此 ，可将单点温度保护改用 图 8 所 l_ - 示逻辑，增加速率超限和速率超越高限保护切除报 警 ，并增加光字牌报警来提醒运行人员。当温度 恢 复到正常范围内，且温度变化速率正常时，保护 自 动投入，以防止保护长时间退出。 ’ 保护切除报警信号 ⋯⋯⋯⋯一 图 8 修改后单点温度保护判断逻辑 2 ． 3 ． 2 双温度测点辅机 具备双温度测点的辅机 ，原温度保护逻辑为 只要任一测点温度达到跳闸值就输出跳闸信号，因 此存在误动可能。现对此类辅机的温度保护逻辑进 行 了优化 1 某一测点温度超过跳闸值，与另一点超过 报警值 ，即联跳辅机 ； 2 某一测点温度超过跳闸值 ，与另一点坏质 量 ，即联跳辅机 ； 3 2测点均坏质量 ，不联跳辅机 ，由运行人 员视现场实际运行工况决定 见图9 。 一 一 温度信号 1 温度信号 2 温度信号 3 图 9 双温度测点保护逻辑设计示意 跳闸信号 2 ． 3 ． 3 3温度测点辅机 对于 3温度测点辅机的温度保护 ，原保护逻辑 同双温度测点辅机一样，当任一温度测点温度超过 跳闸值， 就输出跳闸信号， 也存在误动可能。因此， 可以采用三重化逻辑设计 见 图 1 0 进行优化 ，并 加入速率判断逻辑 ，进行光字牌报警 ，提醒运行人 员注意相关参数变化。 2 ． 4 重大辅机模拟量和开关量信号保护逻辑 2 ． 4 ． 1 模拟量的保护逻辑 由于单测点保护的较高误动特性，对压力 、流 量 、液位、转速等模拟量信号的取样应尽可能采用 3 个独立取样点，并对取样信号 “ 3 取中”后进行 高低判断，再输出跳闸信号 见图 l 1 。 图 1 1 模拟量保护判断逻辑 跳闸条件 需要特别注意中选模块相关参数的设定 ，如果 图 1 0 3温度测点保护逻辑设计示意 跳闸信号 第 l 7 卷 2 0 1 5 年第 7 期 电力安 全技术 设定不好就会引起相关设备的误动。以O V A T I O N 系统中选模块 ME D I A N S E L 为例进行简要说明， 其 中控制字 C NTL 、上 限报警监视值 HMT R 、 下限报警监视值 L MT R 、报警偏差 A L D B 及控 制偏差 C NDB 这 5项参数要根据实际工况和设备 的保护方 向来确定。如 辅控系统设备温度保护使 用 O V A T I O N系统的中选模块 ME D I A N S E L ，由 于相关参数设定不当 ，3点信号两两之间超过控制 偏差 ，3取 中模块 自动选择输出最大值 ，导致 了设 备的误跳闸，因此建议温度等不可能出现突变的参 数保护不要使用中选模块 。在液位、压力 、流量的 保护、，也需要注意参数的正确设定 ，最好设计光字 牌报警 ，提醒运行人员注意，做到提前预警 。 2 ． 4 ． 2 开关量的保护逻辑 同模拟量_样 ，开关量取样也应尽量采用 3个 独立取样点，并将取样信号分别送入 3 个不同支线 的 3 个独立卡件，然后在 D C S中进行三重化逻辑 判断 见图 l 2 。 图 1 2 开关量保护判断逻辑 2 。 5 重大辅机跳闸信号回路 在 实际生产应用 中，重大辅机 ，如 六大风机 DC S跳闸信号通常只设计 1 个输 出跳 闸信 号，并 通过对应 的 1 个继 电器送至 电气回路。当存在继 电 器故障时，这种设计回路就存在发生误动和拒动的 可能。因此 ，对重大辅机的跳闸信号输出回路进行 了重新设计 ，如 图 l 3所示。DC S设计了 6个跳 闸 信号对应分布在不同 DO卡件 的 6个继 电器 ，每个 跳闸回路必须有 2个继 电器 同时动作 ，跳闸信号才 会输出。 2 ． 6 信号跨系统传输保护逻辑 D C S及现场送至 E T S的信号有高排温度高、 断水保护 、透平压 比低 、高排压力高等信号 。高排 温度 高和断水保护是在 DC 内部进行三重化逻辑 判断后输 出 1路 D O信号送至 E T S的 ，而 高排压 力高、透平压 比低都是 l 路模拟量信号进行判断后 输出信号 ，存在误动或拒动可能。 J 同样 ，MF T跳 闸汽 机 时， 由 MF T机 柜送 1 路信号至 E T S控制柜 ，该路动作 即跳机 。该保护 同样存在误动或拒动可能。 图 1 3 修改后的辅机跳闸回路 电气跳闸 回路 这些信号送至E T S柜的P L C卡件都是 1 路信 号 ，即只有 1 个通道 ；一旦 P L C卡件或通道 出现 故障，保护就存在误动或拒动可能。 针对上述情况，采取的措施是D C S源头信 号尽量取 自3个独立测点进行逻辑判断，判断后的 跳闸信号输出采用 3个不同分支、不 同 D O／ AO卡 件进行信号输 出，送至 E T S后采用 3个不 同 DI ／ AI 卡件进行信号读取 ，最后在 P L C中进行三重化 逻辑判断后输出跳闸信号。图 l 4 与图 l 5 是跨系统 模拟量判断输出的 2 种不同方法的逻辑图。图 1 4 主要用于 DC S系统与 P L C系统之 间的信号传送 ， 模拟量信号经过中选模块后通过高低 限判断 ，输出 3路开关量信号 ；因受 P LC系统模 拟量通道数量 的 限制，宜采用该方案。图 l 5 主要用于 2个独立 的D C S系统间的信号传送，模拟量信号采用 A O ／ A I 卡传送，便于在2个独立的D C S系统分别进行 分析 。图 1 6是跨系统开关量信号输出的优化方案。 2 ． 7 汽机振动保护逻辑 目前 ，大部分汽机振动保护均采用现场振动信 号采集后经前置放大器处理 ，进入汽轮机监控系统 TS I 进行数据处理和逻辑信号判断输出，最终跳 闸信号送至 E T S系统进行汽机跳闸动作 见 图 1 7 。 图 l 7中所示 ，汽机采用复合振动跳机 ，“ 汽机 轴承 x向振动高 H ”与 “ 汽机轴承 Y向振动高 高 HH ” ，延 时 3 s 跳 机，无 “ X 向 HH” 与 “ Y 向 H”跳闸逻辑 ，因而逻辑不完善 。小汽机、 汽泵 、 风机轴承采用单点振动高高跳闸，存在误动可能。 在实际生产运行过程中，汽机某一轴承振动大 时，整个轴系的振动数值都会有不同程度的上升。 一 一 ～ 螺 麟 一 ～ _ j _ ～ 几 一 辙 J 电 力安 全 技 术 第1 7 卷 2 0 1 5 年 第7 期 图 1 4 跨系统模拟量信号三重化判断逻辑 D C S至 P L C 跳闸条件 船 图 1 5 跨系统模拟置信号三重化判断逻辑 D C S至 D C S 兰 ■⋯⋯⋯⋯⋯ _ ⋯一 ⋯ - { 二 _- 1 汽机任一轴承 Y向复合振动 ‘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ，⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 汽机任一轴承x向相对振动 L⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 图 1 7 传统汽机振动保护判断逻辑 经与汽轮机厂家商讨 ，汽机振动保护方案改用 了 “ Ⅳ 整个轴系上振动测点的总数量 选 2 ”的振动 保护方案，即单点振动高高 本身的振动高信号也 发出了 ，“ 与”其他任一测点振动高。如汽机轴承 1 X振动高高 ，“ 与”整个轴 系 9段轴瓦的其余 1 7 测点中任一点出现振动高，则汽机跳机。在保护逻 辑中将振动值出现质量坏点作为轴承振动高或高高 而输出汽机跳 闸的信号依据 ，即振动值有 2 个 以上 坏值出现，就发出振动大跳机信号。 原T S I 振动保护逻辑采用开关量处理，修改 后的方案如图 l 8 所示。 在 D C S系统中改为模拟量， 用模拟量进行高低逻辑判断后进行信号输出，送至 E T S ，信号输出和接收采用图 l 4 所示方法。 3 优化效果 电厂 l 期 改造工作 于 2 0 1 3年 5 月 结束。2期 工程在建设设计初期即要求参照 1 期逻辑优化方案 进行 ，每项热工保护都至少具有 2个或 2个 以上的 一 一 跳闸条件 轴承振动大 测点信号。对于无法加装轴承温度测点的辅机 ，则 仍采用单点温度保护逻辑。 改造优化前，1 期机组热工保护每年度至少发 生 1 ～2 次误动；改造后未发生误动，收到了很好 的效果 。2期 3 ，4号机组热工保 护在设计 初期遵 循 了 l 期优化方案 ，自投运至今 ，未发生过误动。 热工保护的优化大幅降低了误动、拒动次数 ，从根 本上保证了机组的安全运行。 4 结束语 在电厂 l期机组建设初期 ，因设计人员与热工 人员对热工保护的可靠性措施了解不够 ，留下了不 少不完善的保护逻辑和单点保护等，所 以热工人员 应提早培训 ，熟悉掌握相关 DC S系统 ，正确理解 DC S各个逻辑功能块的作用。同时 ，热工人员还 应在建设初期尽早介入 ， 熟悉设备的各项保护要求 ， 合理设计热工保护测点；与热工保护设计方协商 ， 结合现场热工保护运行实际，提 出己方的逻辑设计 第1 7 卷 2 0 1 5 年 第7 期 电 力安 全 技 术 J 乒乓式转子接地保护误发信分析及处理 李 波，陈 强，曹 钢 ，张伟 雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都6 1 0 0 5 1 [ 摘要]介绍了 乒乓式转子接地保护原理，分析其误发信的可能原因，通过排除法找出大轴 接地碳刷接地缺失、大轴接地碳刷刷握与大轴之间距离过大、乒乓式转子接地保护采样 电阻损坏等 问题 ，采取 了针对性的处理措施 ，并提 出日常维护重点及运行方式建议。 [ 关键词]转子接地保护 ；误 发信；接地碳刷 ；采样 电阻 0 引言 目前，国内大 中型水电站广泛采用了注入式转 子接地保护和乒乓式转子接地保护。由于这 2种保 护的原理不同且不允许 2 套装置同时运行，乒乓式 转子接地只能保护加励磁运行状态，注人式转子接 地可保护任何运行状态 ，因此大多数电厂为了避免 开停机的频繁切换 ，运行时一般投入注入式转子接 地保护装置，而使乒乓式转子接地保护装置处于备 用状态。此时，若注入式转子接地出现故障，乒乓 式转子接地保护装置的可靠性将是未知状态。以下 通过对乒乓式转子接地误发信的原因分析 、故障查 找及处理，提出转子接地保护在设计、安装调试、 运行维护期间需要重点关注的问题。 1 乒乓式转子一点接地保护装置简介 1 ． 1 装置原理 设在转子绕组的 K点处发生经对地电阻R 的 一 点接地故障。K点到转子正电 压端的绕组匝数占 ●●●● ●●●● ●●●● ●●●● ●●| I { I●●| ．● ●●{ I● ●●●● ●● ●● ●●● ●● ●● 豢 ●●●{ I● { ．{ ．{ ．{ ．●●● ●●● ●●● ●●●{ l● ●●● ●●●● ●●●● ●●●● ● ，⋯⋯⋯⋯⋯- 汽机任一轴承振动 ‘⋯⋯⋯⋯⋯。 ●⋯⋯⋯⋯⋯- 汽机其余任一轴承振动 ‘⋯⋯⋯⋯⋯。 图 1 8 修改后的汽机振动保护判断逻辑 要求 ，尽可能地将热工保护逻辑完善 ，以免在机组 投入商业运行后因热工保护逻辑不完善留下安全隐 患，发生误动 、拒动而带来经济损失。 参考文献 1白建云．火 电厂顺序控制与热工保护 [ M】 ．北京 中国 电力出版社，2 0 0 9 ． 2齐晔，郑霞．浅析发电机组的热工保护系统 [ J ] ．民 营科技，2 0 1 1 9 ． 3 纪要勤．浅谈 电厂热工保护系统可靠性的意义及完善措 轴承振动大 施 [ J ] ．电源技术应用，2 0 1 3 6 ． 4 国家能源局．防止电力生产重大事故的二十五项重点要 求及编制释义 [ M】 ．北京中国电力出版社，2 0 1 4 ． 收 稿日期 2 0 1 4 -1 1 -2 7 ，修回 日期 2 0 1 5 - 0 1 1 9 。 作者简介 蔡建飞 1 9 8 2 一 ，男，工程师，主要从事热控专业工作， e m a i h ． c a i j i a n 4 5 5 4 s i n a ． c o rn。 钱兴文 1 9 8 4 一 ，男， 助理工程师，主要从事热控专业工作。 一 9一