基于OVATION控制系统的冗余模拟量信号保护优化

基于OVATION控制系统的冗余模拟量信号保护优化

苏群博  高国峰  郭倩  范语衡

华能沁北发电有限责任公司  河南济源市  459000

摘要：随着我国电力工业的迅速发展，电厂热工保护正确动作，优化信号选取及冗余判断机制，保证触发保护联锁条件信号正确合理性，避免联锁保护误动或者拒动，减少设备异常和不安全事件的发生。充分体现冗余信号保护电力工业安全可靠的重要性。通过设置模拟量保护信号合理冗余配置，并对OVATION 3.6.0控制系统使用的冗余信号的选择及冗余信号算法模块的功能拓展进行探讨，提出使用冗余信号进行判断的保护逻辑改进完善方案，对提高DCS联锁保护的可靠性有一定的参考价值。

关键词：保护；可靠性；模拟量；冗余

0 引言

热控保护系统是火力发电厂一个十分重要的，不可或缺的部分，电厂热工保护系统是确保电厂发电机组安全稳定运行的重要保障。然而电厂因热工元件故障引起的保护联锁误动拒动时有发生，主要原因是因为元件老化和质量不可靠，由于设备制造的一些原因保护采用测点，无冗余设置[1]。随着我国电力工业的迅速发展，各种新的辅机系统如输煤系统、脱硫系统、脱硝系统等投入使用，使热工保护信号的规模也相应扩大，对热工保护系统的安全性、可靠性、运行水平的要求也越来越高。因此提高电厂热工自动化的保护意识，降低热工保护系统的故障概率是一项重要工作。

1 电厂冗余模拟量保护信号采集可靠性方案

    火力发电厂大部分重要辅机的电机轴承温度保护设计均为单侧点保护，诸如送风机、引风机、一次风机、前置泵等。单侧点保护存在隐患，容易造成设备保护误动。为防止设备的拒动或误动一般采用冗余信号二取二或三取二方式设置[2]。针对辅机单测点问题存在的隐患，可将单侧点改为双测点，进行性逻辑高低比较判断后进行二取二进行逻辑保护判断，或者一点保护值与另一点的报警值相互佐证进行判断，同时需要兼容坏质量点判断功能和测点速度判断，再出现坏质量点或速率过快时，要进行保护切除。与此同时，对于冗余模拟量点要进行报警提示，自动切除故障点，防止设备误动。

     对于重要保护模拟量点，要尽量选取多测点判断，例如高加水位，一般为三个水位测点进行三取中值判断，三个测点应彼此独立，信号采集应分布在不同的DCS卡件上，并且要在不同的支线上，以防止卡件或支线故障导致设备误动[3]。三个模拟量测点应具备切除功能，当某个模拟量信号出现故障时应自动切除，另外两个模拟量点可以自动进行二取均值计算，并在运行操作画面上报警提示，提高模拟量保护判断的可靠性[4]。

2 常见的电厂冗余模拟量信号保护设置

对机组主保护具备冗余配置条件的要采取冗余设计即三取二或二取二进行判断，通过冗余措施避免单一信号发生误动时引起机组跳闸，隐患排查时重点排查单点保护，对已采取冗余措施的保护条件，如运行中出现某单个条件具备时要报警提示，便于及时采取应急处理措施，防止冗余措施失效变为实际的单点保护。

在电厂的保护联锁设置中，涉及模拟量的保护设置细节通常包括有三取中、取平均，信号偏差报警切除，信号变化速率限制，信号滤波，信号惯性延迟，超量程切除，输出指令闭锁或限幅，网络传输信号与硬接线并联使用等防误动措施。防误动措施是否落实只能通过穷尽列表法排查，即将所有设备的跳闸条件、自动系统的手自动切换条件全部列出，逐一核实是否具有防误动措施，是否有相应的异常光子牌报警；为保证设备故障时备用设备正确的联动，还应排查备用设备联锁条件是否完善，闭锁条件是否合理，防止在需要联动时出现拒动情况。对于自动调节回路中所有手/自动切换条件、方式切换条件要排查条件的合理性，要排查自动回路中有无判断输入信号异常、故障时切除自动功能，有无输出指令与设定值（曲线）偏差大切除自动功能，防止出现自动调节系统调节发散失控或反向调节[5]。

3 OVATION3.6.0的模拟量2XSELECT及MEDIANSEL模块的说明

3.1 2x select描述

2XSELECT算法监视两个模拟变送器输入的质量和相互之间的偏差。输出可以是两个输入值中的任何一个；根据所选模式决定使用较高值、较低值还是两个值的平均数。通过使用 TMOD 和 MODE 跟踪输入、操作员键盘的功能键，或控制生成器来选择模式。

控制指示器字用于指定禁止Average、Lower还是Higher模式，并指定设定该点质量报警的输入质量类型。如果控制指示器字禁止 Average、Lower和Higher模式，或其中一个变送器处于质 量报警状态，或两个变送器值之差大于控制偏差死区整定常数(CNDB)，则无法选择这三种模式。当变送器A处于质量报警状态而变送器B不处于质量报警状态时，不能选择TransmitterA模式。当两个变送器都处于质量报警状态，或变送器B处于质量报警状态时，算法转向 TransmitterA模式。当变送器B处于质量报警状态时，不能选择 TransmitterB模式。当变送器A处于质量报警状态且变送器B处于质量报警状态时，算法转向 Transmitter B 模式。

如果跟踪输入（MODE）被用户初始化，则跟踪输入的舍入值设定，将选取下列模式：

4 结语

本文提出了保护信号选取和信号采集后优化保护设置，利用二选和三选提高保护信号的可靠性，加强了运行人员对测点准确与否的可控性。并通过OVATION 3.6.0控制系统使用冗余信号进行判断的保护逻辑改进完善方案，解析模块的功能字，判断该模块当前的工作状态，并制作专门的监控画面及时发现模块是否处于冗余选择模式，并实时监控冗余模拟量信号之前的偏差、信号质量等进行信息与语音双重报警情况，运行人员可根据现场的具体情况进行选择通道模式。对提高DCS联锁保护的可靠性有一定的参考价值。

参考文献：

[1]王潜博,白小勇.火电厂热控保护工作的重要性及对策[J].企业家天地.2011(10)

[2]林岩,辛岩.DCS系统中热工保护的设置方法[J].东北电力技术.2018(09)

[3]火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则[M]. DL/T261-2012. 国家能源局, 2012.

[4]火力发电厂热工控制系统设计技术规定[M]. DL/T 5175-2003. , 2003.

[5]火电厂热控系统可靠性配置与事故预控[S].电力行业热工自动化技术委员会.2010