高曉晨

（華電渠東發(fā)電有限公司，河南新鄉(xiāng)　453000）

冗余配置4個熱工測點的優(yōu)選方案

高曉晨

（華電渠東發(fā)電有限公司，河南新鄉(xiāng)453000）

為提高冗余配置的4個熱工測點的輸出值用于自動調節(jié)、聯(lián)鎖保護的可靠性，避免因其中部分測點發(fā)生故障引起選擇輸出異常，導致邏輯誤動，提出了一種優(yōu)選方案，并舉例說明了方案在具體實踐中的應用。

邏輯誤動；熱工測點；可靠性；優(yōu)選方案

0　引言

火力發(fā)電廠汽包爐的汽包水位、爐膛壓力等重要測點多用于自動調節(jié)及聯(lián)鎖保護，為使測點取樣更具備代表性、同時避免單一測點故障使自動及保護邏輯發(fā)生誤動，采用多測點冗余配置，并通過控制系統(tǒng)邏輯運算，得出選擇輸出值以用于相應的自動調節(jié)及聯(lián)鎖保護。因此，選擇方案的優(yōu)劣會直接影響自動及保護裝置可靠性，提高選擇方案可靠性意義重大。

1　一般冗余配置的熱工測點選擇方案及分析

用于冗余配置的熱工測點一般采用邏輯運算配合質量判斷的方法實現(xiàn)選擇輸出，冗余配置的2個測點用于自動調節(jié)的邏輯運算方法一般為“平均值”“取大值”“取小值”，用于聯(lián)鎖保護時使用“與”“或”進行邏輯判斷。冗余配置的3個測點自動調節(jié)時采用“3取中”，聯(lián)鎖保護時使用“3取2”進行邏輯運算選擇。

另外，火力發(fā)電廠生產(chǎn)現(xiàn)場根據(jù)機組型式不同，存在汽包水位、爐膛壓力等冗余配置4個測點的情況，且測點多兩兩對稱布置在設備兩側。對于此種情況，一般采用手動選擇4個測點中的3個進行“3取中”或“3取2”配合質量判斷運算實現(xiàn)優(yōu)選［1］。但在實際應用中，受測點布置影響，比較容易發(fā)生設備同側的2個測點同時發(fā)生故障導致邏輯誤動。以某火力發(fā)電廠汽包水位高鍋爐主燃料跳閘（MFT）事件為例。

某火力發(fā)電廠#2鍋爐為330MW汽包鍋爐，鍋爐A，B兩側各配置2套雙室平衡容器測量法的汽包水位計，分別為汽包水位A1，A2和B1，B2，鍋爐給水自動調節(jié)系統(tǒng)中使用汽包水位A1，A2，B1進行“3取中”配合質量判斷運算實現(xiàn)優(yōu)選，汽包水位高、低MFT保護使用汽包水位A1，A2，B1進行“3取2”運算后實現(xiàn)。2014年冬季，運行監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)汽包水位A1，A2測點先后異常升高，B1，B2汽包水位無明顯變化，汽包水位計算值隨之升高，給水泵在自動狀態(tài)下轉速開始降低，經(jīng)觀察汽包水位就地水位計確認A側汽包水位升高屬于設備故障，實際汽包水位并無異常升高，運行人員隨即解除給水自動，手動進行調節(jié)，但汽包水位A1，A2仍繼續(xù)上漲到達跳閘值，汽包水位高保護動作，鍋爐MFT［2］。

經(jīng)檢查汽包水位A1，A2變送器安裝于鍋爐A側汽包水位變送器保溫柜內，B1，B2安裝于鍋爐B側汽包水位變送器保溫柜內。汽包水位A2伴熱帶尾部絕緣終端接頭老化破損，伴熱帶短路造成A側汽包水位伴熱電源跳閘，受環(huán)境溫度影響，汽包水位A1，A2取樣管內介質凍結，引起A側汽包水位顯示值異常升高，滿足汽包水位高保護動作條件造成鍋爐MFT［3］。

2　冗余配置的4個熱工測點優(yōu)選改進方案［4］

上述案例中，鍋爐汽包水位高、低MFT保護測點選擇不合理，未能充分使用冗余配置的4個測點，同側汽包水位變送器布置在同一個保溫柜內且共用同一路伴熱電源，存在因單一設備故障造成保護誤動可能性，設備及邏輯可靠性不高。

為避免發(fā)生類似事故，提出1種可靠性較高的冗余配置的4個熱工測點優(yōu)選改進方案：排除偏差最大值后，其他3個測點進行“3選中”或“3取2”運算，用于自動調節(jié)及聯(lián)鎖保護。

汽包水位低MFT邏輯采用改進方案后，上述案例中在汽包水位A1，A2測點先后異常升高時，B1，B2汽包水位無異常變化，邏輯會自動將與其他測點偏差最大的汽包水位A1測點排除掉，變?yōu)槠籄2，B1，B2，這3個測點進行“3取2”運算，可避免因汽包水位異常變化造成的保護誤動。

3　優(yōu)選改進方案的實現(xiàn)方法

設有冗余配置的4個測點A，B，C，D，分別計算每個測點與其他3個測點中值偏差的絕對值：

式中：ABS（a）函數(shù)為返回給定數(shù)字a的絕對值；MEDIAN（a，b，c）函數(shù)為返回給定數(shù)值集合a，b，c的中值。

假設DevA＞MAX（DevB，DevC，DevD），則測點A為偏差最大的值，將其替換為測點D，B，C測點以同樣方法計算，可得出冗余配置的4個測點中偏差最小的3個測點，設此3個測點為X，Y，Z，則：

式中：MAX（a，b，c）函數(shù)為返回給定數(shù)值集合a，b，c的最大值；IF（a，b，c）函數(shù)為判斷條件a是否滿足，如果滿足返回數(shù)值b，如果不滿足返回數(shù)值c。

將X，Y，Z代入“3取中”或“3取中”配合質量判斷運算即可實現(xiàn)冗余配置的4個熱工測點的優(yōu)選。

4　案例中應用情況

根據(jù)優(yōu)選方案的實現(xiàn)方法，使用UnityPro及IFix軟件進行模擬，測試改進方案與使用3個測點進行“3取中”運算在實際應用中的差異［5］。

仍以上述汽包水位為案例，在UnityPro中新建4個測點代表汽包水位A1，A2，B1，B2，新建中間點Out1代表汽包水位A1，A2，B13個測點“3取中”輸出值，新建中間點Out2代表汽包水位A1，A2，B1，B24個測點優(yōu)選改進方案的輸出值，通過LEADLAG及FGEN函數(shù)模擬汽包水位的變化。分別模擬以下5種工況：工況1，汽包水位正常波動；工況2，汽包水位A1異常升高；工況3，汽包水位A1，A2異常升高；工況4，汽包水位B1異常降低；工況5，汽包水位B1，B2異常降低。測試過程中各種工況下汽包水位4個測點值及2種計算見表1。

表1　各種工況下汽包水位測點值及計算值mm

5　結束語

通過模擬實際應用情況可以看出，冗余配置的

4個熱工測點優(yōu)選方案在各種工況下均可正常工作，相較于原選擇方案可快速隔離異常測點，具有較高自適應性，明顯降低因測點故障導致的邏輯誤動概率，具有較大推廣價值。

［1］孫樂民，甘天保.汽包水位三取二保護邏輯優(yōu)化研究［J］.東北電力大學學報，2012，32（2）：70-73.

［2］錢成.火電廠汽包水位雙室平衡容器差壓式水位計測量案例分析［J］.現(xiàn)代制造，2015（21）：140-141.

［3］吳小川，高峰，杭衛(wèi)華，等.火電廠汽包水位測量裝置問題分析與治理［J］.河南電力，2015（2）：61-64.

［4］裘坤，李華軍，何應堅.控制系統(tǒng)冗余設計和分析［J］.自動化儀表，2008，29（12）：52-53.

［5］張莉，冗余機在電廠控制系統(tǒng)中的關鍵技術相關設計分析［J］.電子世界，2014（24）：10

（本文責編：齊琳）

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1674-1951（2016）09-0044-02

2016-04-11；

2016-08-30

高曉晨（1985—），男，河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，從事熱控專業(yè)技術管理方面的工作（E-mail：18637306345@163.com）。