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保护控制系统可靠性设计原则

随着电力工业和高新技术的快速发展,发电设备的自动化和智能化程度越来越高,系统的安全性和可靠性也越来越重要。虽然,无论设备有多先进,都不可能绝对可靠。但热保护系统在技术和管理系统上应采取相应措施,可大大提高热保护的可靠性,提高机组的安全性和经济性。


1.保护控制系统可靠性要求


热保护是继电器动作、执行设备动作、停止设备或系统运行、避免设备损坏或人员损坏的紧急措施。其中,报警设置是重要组成部分。运行参数异常时提前报警,提醒运行人员注意和干预。对于一些异常发生和变化过快的因素,仅凭操作人员的判断无法正常干预,必须实现保护控制系统的快速动作,对保护控制系统的可靠性要求较高。为了保证自动化设备和系统的安全可靠运行,可靠的设备和控制逻辑是前提,正常维护是基础,有效的技术管理和监督是保证。只有全面监督所有涉及热工保护控制系统安全的外部设备和设备的环境和条件,确保控制系统各种故障下的处理措施可行,才能确保热工保护控制系统的安全稳定运行。保护控制系统对性能指标、设计原则、配置、维护运行、可靠性管理提出严格要求。


保护控制系统的可靠性性能指标包括系统和控制设备。保护控制设备的可靠性能指标包括设备的环境适应性、保护等级和稳定性。根据运行环境的综合适应性,对检测元件、继电器、变送器、开关元件等保护控制设备,要求选择质量可靠的设备。在保护等级等方面满足规定的技术要求,并按要求定期检查。在设备选择中,充分考虑设备运行的环境条件,防止设备质量问题造成的保护控制系统误动和拒绝。


2保护控制系统可靠性设计原则


保护应防止误动和拒动。保护动作需要及时性和快速性,保护系统的可靠性设计应满足以下要求:(1)严格区分设备的保护和联锁指令信号。保护指令采用长信号,联锁指令采用脉冲信号。(2)保护信号的可靠性要求很高。取样点的选择和安装应真实反映被控对象的测量值,避免设备或系统故障引起的保护误动和拒绝。严格区分设备故障报警和保护信号。送风机、引风机、一次风机等辅助机器的滤网差压高信号仅报警,不参与保护;高压电机线圈温度信号不作为设备跳闸条件,只作为超温报警和设备启动允许条件。(3)用于重要联锁保护的通信网络传输开关量信号,需要通过增加延迟或硬接线来保证信号的可靠性,减少或消除瞬时干扰造成的保护误差。对重要网络通信信号设置质量判断保护、报警。重要辅机设备连接设备启停和重要开关量信号动作设置事件回忆功能。(4)设置控制设备故障安全方向的原则。气动抽气逆止门失气朝关闭方向行动。(5)信号抗干扰滤波处理。在保护压力等参数等模拟量信号时,需要根据其特点和工程实际情况进行惯性滤波处理,减少干扰信号对控制系统的影响,提高信号的准确性。(6)对于重要保护的三重冗余模拟信号,设置故障信号切除功能,当一个小信号故障时,自动转换为一个判断方法;当两个信号故障时,转换为一个判断方法;当三个故障时,保护动作。(7)空气压缩机等辅助设备的输出控制指令应为短脉冲指令,防止控制系统或输出卡故障导致设备跳闸。


火电厂热工保护控制系统可靠性技术改进措施


3.1提高当地控制设备可靠性的措施


做好就地设备防护措施。根据控制设备的环境条件,如粉尘、高温、低温、电磁干扰等,采取有效的预防措施,防止控制设备电子元件老化、线路老化、取样管道冻结、管道堵塞导致输入信号故障等。根据当地环境条件,安装变送器保温柜和保护柜,用于热工保护的当地仪表。现场设备取样安装符合现场设备安装规范要求。定期对热工保护控制装置和设备进行检定。热工保护检测元件等控制设备运行一段时间后,根据设备分类,利用机组等级维护机会进行检定。设备和设备的稳定性和动作可靠性通过定期验证确定。提高热控系统信号抗干扰措施。热工控制信号受磁场和电场的干扰,出现模拟量信号跳变等现象。其中,屏蔽线单端接地是解决信号干扰的有效措施。然而,屏蔽线的接地端子,或中间转接端子的虚拟连接和断开,使屏蔽线的连接不连续,将干扰信号引入控制系统,导致模拟量信号的突然变化和保护动作。因此,在机组维修过程中,要重点检查屏蔽线的连接情况,确保屏蔽线的连续性和完整性。


3.2提高热工保护信号可靠性的措施


热测点信号的可靠性对保护和控制系统尤为重要。除了设备选择、取样点选择和安装的要求外,还需要采取相应措施确保热测点信号的可靠性。热测点信号容易受到测量元件变送器故障、接线松动、信号断线、信号干扰等因素的影响。用于单点调整或保护的信号可靠性较低,容易导致保护系统误动。提高热测点可靠性的措施包括:①选用可靠性高的热工测量设备;②对于单点保护的控制系统,应通过增加测点来实现三取两逻辑判断。对于无法增加冗余测点的,应处理信号的可靠性,如增加信号质量判断处理。当信号质量判断为坏点时,自动退出点保护并设置报警,或选择与该点信号相关的信号作为容错逻辑。


3.3温度异常保护


该装置有一个可以进行温度采集的测量模块,包含多组独立通道,可以单独访问不同的温度测量信号。温度采集模块主要用于采集出线端和非出线端轴瓦的温度。考虑到轴瓦的温度不会在短时间内突变,当采集的温度变化率大于最大温度变化率定值时,或者温度采样信号超出采样范围时,质量异常。温度异常保护动作判断为:采集温度大于温度异常动作定值。当保护软压板、功能控制字投入和采样质量正常时,温度监测保护通过延迟动作来满足温度监测元件的判断和证据。此外,多通道的温度测量信号设置了包含独立定值的保护元件,以满足多组监测的需要。


3.4转子水流保护低保护低保护


机组转速探头采集到转速后,将转换为小电流信号发送给保护装置,该装置使用4~20maDC采集模块采集转速值,当小电流信号超过采样范围时,认为当前采集的转速质量异常。转子水压力通过当地压差开关获得。如果小于设定值,将一组开关量信号发送到保护装置,即转子水流量低。只有当转速高,转子线圈进水流量低时,才认为机组异常。因此,高速需要与低转子水流量相匹配,形成低转子水流量保护。低转子水流量保护的证据是,小电流信号计算的转速大于动作定值,转子水流量低。当保护软压板、功能控制字投入和采样质量正常时,保护装置通过延迟动作出口满足低转子水流量保护的证据。

4结束语


针对热保护控制系统的可靠性问题,分析了影响其可靠性的因素,提出了保护系统的可靠性要求。提出热保护可靠性措施,提高整个热保护控制系统的可靠性。


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