韓國強

（華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310）

為了確保大容量火電機組的安全運行，對機組保護(hù)控制系統(tǒng)的要求越來越高，故障保護(hù)動作正確性與機組設(shè)備的安全緊密相關(guān)，保護(hù)動作不正確，輕者會對機組運行造成影響，使機組負(fù)荷受阻或停運，重者則會造成運行設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。所謂單點保護(hù)，是指在機組重要設(shè)備保護(hù)回路中，直接導(dǎo)致保護(hù)回路動作的唯一硬件測量信號或軟件控制回路。目前，由于設(shè)計等方面原因，溫度、壓力、流量測點安裝存在單一性，元件易出現(xiàn)接觸不良或短線、斷線故障，從而使保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生誤動，嚴(yán)重威脅機組安全運行。為了提高保護(hù)動作可靠性，通過增加就地設(shè)備數(shù)量，并完善、優(yōu)化單點保護(hù)邏輯，盡可能消除機組運行中就地設(shè)備、線路故障引起隱患發(fā)生，并通過三取二邏輯判斷后輸出繼電器動作，來消除保護(hù)誤動的發(fā)生。

1 單點保護(hù)存在的問題

華能國際電力股份有限公司上安電廠6臺機組存在不同程度的單點保護(hù)情況（保護(hù)動作通過單個測量設(shè)備判斷后實現(xiàn)），如果測量設(shè)備出現(xiàn)問題，則正常運行設(shè)備會失去最后一道保護(hù)屏障，保護(hù)誤動可能造成機組主、輔機跳閘停運，保護(hù)拒動則會對就地設(shè)備造成不同程度的損壞。

a.溫度測量保護(hù)由單支溫度元件實現(xiàn)。該火電廠一單元1A汽泵推力瓦溫度測量為單點測量，機組正常運行時，曾經(jīng)出現(xiàn)過由于測量回路故障，溫度顯示到達(dá)保護(hù)動作值，造成汽泵跳閘的問題。三單元排汽裝置溫度保護(hù)、二單元凝泵推力瓦溫度保護(hù)、三單元電泵推力瓦溫度保護(hù)存在著相同的隱患。

b.壓力、流量等測量保護(hù)由單個開關(guān)或變送器實現(xiàn)。該火電廠三單元定子冷卻水保護(hù)原設(shè)計為流量開關(guān)動作與單臺流量變送器測量流量低同時出現(xiàn)后，汽輪機跳閘，由于單點流量測量故障率高，因此主機保護(hù)存在著重要設(shè)備隱患。二單元小汽輪機潤滑油壓力、排汽壓力保護(hù)存在著相同的隱患。

c.機柜盤連信號（如從TSI柜至DCS機柜的信號）采用一路進(jìn)行判斷。該火電廠抗燃油壓低至小機保護(hù)信號為一路單點保護(hù)信號，如果通道故障或電纜出現(xiàn)問題極易發(fā)生保護(hù)誤動和拒動的情況。

d.電氣設(shè)備運行信號（如前置泵運行信號消失聯(lián)跳小汽輪機）由單個節(jié)點進(jìn)行判斷。2012年5B汽泵跳閘，原因為前置泵運行信號消失，運行信號從6kV抽屜斷路器閉合信號取出，原設(shè)計為單點，直接導(dǎo)致該故障的發(fā)生。

e.DEH、ETS跳閘節(jié)點使用單個繼電器輸出進(jìn)行判斷，若繼電器繞組出現(xiàn)故障，跳閘指令無法輸出，導(dǎo)致保護(hù)拒動。該火電廠三單元抗燃油壓低至小汽輪機保護(hù)、DEH和ETS跳閘節(jié)點的輸出均為單點保護(hù)信號，也存在同樣隱患。

2 單點保護(hù)的技術(shù)改造方案

為了提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，針對以上提出的單點保護(hù)情況進(jìn)行梳理，利用機組檢修的機會，對現(xiàn)場設(shè)備和控制組態(tài)進(jìn)行改造，提高了保護(hù)動作的可靠性和準(zhǔn)確性。

2.1 單點溫度保護(hù)的改造

現(xiàn)場設(shè)備增加溫度測量元件，所有的單點溫度測量改為雙點測量方式。通過鋪設(shè)控制電纜，將新增溫度測量信號引至DCS，并修改組態(tài)。改造后一單元汽泵推力瓦溫度保護(hù)邏輯，見圖1。

圖1 改造后一單元汽泵推力瓦溫度保護(hù)邏輯

汽泵推力瓦溫度測點064A，原保護(hù)組態(tài)為溫度85℃報警，達(dá)到90℃延時6s汽泵跳閘。由圖1可見，增加064A－2溫度測點后，相應(yīng)保護(hù)邏輯完善為：當(dāng)雙側(cè)點都沒有壞質(zhì)量時，一支元件達(dá)到跳閘值延時6s，并且另外一支元件達(dá)到報警值時設(shè)備保護(hù)動作，當(dāng)一支測點壞質(zhì)量時，另外一支測點達(dá)到跳閘值延時6s設(shè)備保護(hù)動作。當(dāng)雙測點測量偏差過大時，大屏幕發(fā)光字報警信號。將該測點由單支改為雙測點溫度元件，使保護(hù)互相冗余，在畫面進(jìn)行顯示，完善相應(yīng)保護(hù)邏輯，并傳動試驗成功，確保了回路動作的可靠性和準(zhǔn)確性，為汽泵正常運轉(zhuǎn)提供了有利保障。進(jìn)行上述改造的還有三單元排汽裝置溫度保護(hù)邏輯。

原保護(hù)組態(tài)為排汽裝置溫度單點達(dá)到100℃時快速關(guān)閉低壓旁路系統(tǒng)，將其更換為雙支熱電阻元件后，相應(yīng)組態(tài)修改為當(dāng)雙測點都沒有壞質(zhì)量時，一支元件達(dá)到跳閘值100℃，并且另外一支元件達(dá)到報警值90℃時快速關(guān)閉低壓旁路系統(tǒng)；當(dāng)一支測點壞質(zhì)量時，另外一支測點達(dá)到跳閘值100℃時快速關(guān)閉低壓旁路系統(tǒng)，確保低壓旁路系統(tǒng)各閥門動作準(zhǔn)確、可靠。進(jìn)行上述改造的還有一單元電泵、汽泵機械密封水溫度保護(hù)，二單元凝泵推力瓦溫度保護(hù)，三單元電泵推力瓦溫度保護(hù)等。

2.2 單點壓力和流量保護(hù)的改造

現(xiàn)場設(shè)備增加壓力、流量開關(guān)或變送器，每一單點保護(hù)新增2臺測量裝置，將所有的單點測量改為三測量方式。通過鋪設(shè)控制電纜，將新增測量信號引至DCS，修改組態(tài)為三取二表決判斷方式。進(jìn)行上述改造的還有三單元定子冷卻水保護(hù)邏輯。

原發(fā)電機定子冷卻水流量低保護(hù)為3個流量低開關(guān)三取二保護(hù)動作和單臺流量變送器定子冷卻水流量低于63t/h相與，延時60s保護(hù)動作。由于定子冷卻水管路流量波動經(jīng)常引起開關(guān)動作，造成定子冷卻水流量低假象。此次檢修將其改造為3個流量變送器流量低于63t/h三取二，延時60s保護(hù)動作，通過變送器的阻尼可以很好濾去系統(tǒng)波動造成的定子冷卻水流量低假象，并且能夠時時準(zhǔn)確監(jiān)視定子冷卻水流量。

只有當(dāng)3個測量信號中2個及以上達(dá)到保護(hù)定值時，斷水保護(hù)才會動作，并設(shè)計了3測量信號異或報警，當(dāng)3個測量信號狀態(tài)不一致時發(fā)出大屏幕光子牌報警信號，該項設(shè)備改造，提高了發(fā)電機斷水保護(hù)投入的可靠性。進(jìn)行上述改造的還有二單元小汽輪機潤滑油壓力、排汽壓力保護(hù)等。

2.3 單點盤連保護(hù)的改造

鋪設(shè)盤連電纜，將機柜間的單個盤連信號增加為3組，修改組態(tài)為三取二表決判斷方式。改造后三單元抗燃油壓低至小汽輪機保護(hù)邏輯，見圖2。

圖2 改造后三單元抗燃油壓低至小汽輪機保護(hù)邏輯

抗燃油壓低至小汽輪機保護(hù)信號，原為一路單點保護(hù)信號，為此特增加電纜和繼電器通道，并設(shè)計DCS邏輯，改為三取二判斷。

由圖2可見，只有當(dāng)3個測量信號中2個及以上達(dá)到保護(hù)定值時，保護(hù)才會動作，并設(shè)計了3測量信號異或報警，當(dāng)3個測量信號狀態(tài)不一致時發(fā)出大屏幕光子牌報警信號，該項設(shè)備改造，提高了保護(hù)動作的可靠性和準(zhǔn)確性。進(jìn)行上述改造的還有二、三單元TSI保護(hù)，小汽輪機DCS、MEH盤連保護(hù)；三單元MFT跳小汽輪機等。

2.4 單點電氣運行信號的改造

通過與電氣專業(yè)協(xié)商，由電氣專業(yè)在原一路運行信號的基礎(chǔ)上再提供兩路節(jié)點，熱工專業(yè)鋪設(shè)電纜，將DCS的單個運行信號增加為三組，修改組態(tài)為三取二表決判斷方式。改造后三單元前置泵運行信號消失跳小汽輪機保護(hù)邏輯，見圖3。

圖3 改造后二單元前置泵運行信號消失跳小機保護(hù)邏輯

由圖3可見，只有當(dāng)3個測量信號中2個及以上動作時，才認(rèn)為設(shè)備正在運行，并設(shè)計了三測量信號異或報警，當(dāng)3個運行信號狀態(tài)不一致時發(fā)出大屏幕光子牌報警信號，該項設(shè)備改造，提高了保護(hù)動作的可靠性和準(zhǔn)確性。進(jìn)行上述改造的還有三單元小汽輪機前置泵運行信號等。

2.5 單個DEH和ETS跳閘節(jié)點輸出的改造

通過研究DEH、ETS跳閘回路，增加了跳閘繼電器，并修改ETS回路配線和DCS組態(tài)。改造后三單元、ETS至DEH跳閘保護(hù)邏輯，見圖4，進(jìn)行上述改造還有三單元DEH至ETS跳閘保護(hù)邏輯。

DEH至ETS跳閘、ETS至DEH跳閘，以上為一路單點保護(hù)信號，如果通道故障或電纜出現(xiàn)問題極易發(fā)生保護(hù)誤動和拒動的情況，由圖4可見，增加電纜和繼電器通道，并設(shè)計DCS邏輯，將單個跳閘節(jié)點改造為三取二判斷后輸出動作，有效提高了ETS回路動作的可靠性和準(zhǔn)確性。進(jìn)行上述改造的還有二單元DEH、ETS跳閘回路，三單元汽機跳閘快切廠用電回路等。

圖4 改造后三單元ETS至DEH跳閘保護(hù)邏輯

3 改造效果

a.通過對該火電廠單點保護(hù)回路的改造，從根本上消除了溫度、壓力、流量等測量保護(hù)由單支溫度元件實現(xiàn)，機柜盤連信號、電氣設(shè)備運行信號采用一路進(jìn)行判斷，跳閘節(jié)點使用單個繼電器輸出進(jìn)行判斷等問題。

b.在確保重要保護(hù)不發(fā)生拒動的前提下，對單點保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，通過合理采用閉鎖條件，使信號檢測回路具有邏輯判斷能力。

c.采用多重化的熱工信號攝取方法，減少檢測回路自身的誤動作率，優(yōu)化邏輯組態(tài)，有效降低了熱工信號系統(tǒng)和熱工保護(hù)系統(tǒng)的誤動作率，減少了火電廠主、輔機各類不安全事件特別是機組非計劃停運次數(shù)，提高機組運行效率，避免了不必要的資源浪費。

4 結(jié)束語

無論保護(hù)回路是軟件還是硬件，凡是局部單一設(shè)備可能造成整個機組保護(hù)誤動或拒動的，都可視作單點保護(hù)，都應(yīng)在保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計時盡可能避免。目前，該火電廠通過實施單點保護(hù)改造，提高了保護(hù)動作的可靠性，機組運行效果良好，既保證了保護(hù)不發(fā)生拒動，又極大減少了保護(hù)誤動的次數(shù)。