电厂之93防止DCS失灵和保护拒动的几点经验.docVIP

防止DCS失灵和保护拒动的几点经验孙 瑜潘卫东(山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电厂)摘要从DCS系统的硬件和软件等方面，总结应用经验，从实践出发，阐述了一些如何防止DCS失灵和热工保护拒动的措施。关键字DCS 失灵 拒动 经验1 前言随着电力系统生产和管理技术的不断提高，为适应电力市场改革发展的需要，DCS系统逐步应用到各个电厂，成为电厂生产发电的核心控制设备。因此，如何做好防止DCS系统失灵和保护拒动，从而引发事故的措施是非常重要的。为此我们在多年的DCS应用基础上，总结了一些经验，写出来以供同行们互相交流。2 防止DCS系统失灵的一些经验防止DCS系统失灵，可以从硬件和软件两个方面入手，有针对性的采取措施，将因DCS系统发生故障或受外界影响，而失去控制的程度降至最低。硬件方面存在着两个重点：DCS系统电源和网络通讯，因为这两个因素可能导致整个DCS系统失灵。2.1 DCS电源切换问题DCS系统应该是由独立两路冗余电源供电，而两路冗余电源之间的切换方式，可能成为产生问题的根源，这也往往是被忽略的地方。因为一般的电源切换电路是由两个继电器组成，每个继电器分别带一半负荷，其原理图如下：上图的切换原理是，由切换继电器的动、静触点分别接至两路电源。当RL1切换继电器所在的第一路电源有电时，RL1切换继电器的两对动触点闭合，将第一路电源送至负载；当第一路电源失去时，RL1切换继电器失电，其两对静触点闭合，将第二路电源送至负载，另一路的切换原理相同。在此需要特别说明的是这个切换回路存在着一个隐患，假如第一路电源发生电压波动，切换继电器RL1将发生切换（可能是多次切换），如果RL1的特性差，切换速度慢，通过切换继电器RL1的动、静触点和触点切换时产生的弧光形成回路，使电源电压高的一路向电压低的一路电源供电，两路电源之间出现环流，持续的环流造成继电器RL1过热，导致其烧毁，动、静触点彻底短路，将两路电源开关顶掉，使DCS系统失电。对于电源切换问题，可以通过以下改进的切换回路进行更可靠的切换，原理图如下：上图的电源切换原理是，第一路电源作为本路负载的主供电电源，第二路电源作为本路负载的辅助供电电源，继电器JC1、JC2分别是两路电源的切换继电器，而继电器JA则是起闭锁辅助供电电源的作用。任一时刻只要主供电电源存在时，都将以主电为主进行供电，这样的电源切换回路比较可靠。另一路负载切换回路原理与此相同，只是第二路电源作为主供电源。如果条件允许的情况下，DCS两路电源都由UPS供电，因为UPS输出电压比较稳定，不会发生波动。2.2 网络通讯连接方式目前大部分DCS系统都采用星型拓扑结构，作为通讯用的网络交换机，就成为整个DCS网路的通讯中枢，所以交换机也采用冗余方式，而且选择质量好的交换机是很重要的，但从连接方式采取有效措施，将可能减少危险因素。在一般的情况下，常常把主DPU站连接至同一台交换机，而把副DPU站连接至同一台交换机，当连接主DPU站的交换机故障时，这台交换机上的所有主DPU站将与其副DPU站发生切换。副DPU站是在主DPU站故障状况下备用的，尽管各DCS厂家都号称无扰切换，但这样的切换发生的少一些还是比较可靠的。因此，可以把主、副DPU站交叉开，连接至同一台交换机，即同一台交换机上既有主DPU站，也有副DPU站，当交换机故障时，主、副DPU站发生切换的数量就会减少。2.3 增强DCS系统的抗干扰能力增强DCS系统的抗干扰能力，是关系到整个系统可靠运行的关键。从系统接地、电缆的抗干扰、信号的防干扰等方面入手，能有效的提高系统的抗干扰能力。首先，DCS系统应正确的选择接地点，完善接地系统。应采用直接一点接地的接地方式，接地线采用截面大于22mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2，接地极最好埋在距建筑物1015m远处，而且DCS系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。其次，信号电缆应选用铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。信号电缆的屏蔽层应统一单点接地。信号在接入DCS系统前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。2.4合理配置后备硬手操对于重要的回路，还应采用后备硬手操盘，在DCS失灵的情况下，通过人工操作手操盘，直接作用于驱动就地设备的硬件，避免运行设备失控。2.5 增加系统硬件故障声光报警功能软件方面应增加DPU故障切换和卡件故障声光报警功能，因为设备巡检都是定时的，在某一巡检间隔内发生DPU故障切换或卡件故障是很难发现的，而且有些卡件还出现时好时坏的情况，更难以发现。如发现不及时，将可能导致DCS某一功能失灵或停机停炉的危险。3 防止DCS内部热工保护回路拒动的一些经验热工保护作为DCS的一项重要的功能，得到了很好的应用，如两大功能ETS、FSSS等。同时如何防止DCS系统的热工保护拒动，也将是一项我们不断摸索的重要工作。这里提出以下几点建议，以供大家参考。3.1 多途径实现停运主要设备软硬结合，双管齐下，从不同的路径实现保护功能。具体做法如下图所示：保护控制信号停运某一台就地设备从三条途径去实现：一条途径是保护控制信号启动跳闸继电器，跳闸继电器接点接入设备的停运控制回路，停止设备运行；第二条途径是启动跳闸继电器的同时，将停运该就地设备的信号送至相应的设备控制DPU，由相应的设备控制DPU发指令停运该设备；第三条途径是跳闸继电器动作后，将已跳闸信号送至相应的设备控制DPU，由控制DPU发指令停运设备。这样的做法是从不同的角度，实现停运设备，防止了因某一回路故障，而无法及时停运设备的事故发生。3.2 重要回路应采用冗余配置重要的保护应采用多卡、多回路冗余配置，在其中一条回路出现问题时，能保证保护功能不会失效。如汽轮机超速保护，可以配置两块以上测速卡，每块测速卡在检测到汽轮机转速达到定值时，都能单独启动跳闸回路，它们是“或”的关系。而作为跳闸回路可以用4个电磁阀搭配成泄油回路，如下图所示：4个电磁阀组成泄油回路，既可以防止拒动，又可以防止误动。因为只要两个单数电磁阀中任意一个和两个双数电磁阀中任意一个同时动作，就可将油压泄掉。同时如果有任意一个电磁阀故障，不会引起拒动或误动。3.3 继电器接点类型的选用MFT跳闸继电器的控制接点如采用常开接点，在DCS失电的情况下，将造成拒动。对此，跳闸设备时如用常闭接点，DCS失电时，仍可正常动作。两者比较，后种方案对机组比较安全，但增加了误动的可能，大家可以根据情况权衡利弊。如果改进一下，MFT继电器的控制接点仍采用常开接点，同时再增加一套直接启动MFT继电器的硬手操开关，在DCS失电时，还可人工启动MFT继电器。需要特别指出，启动继电器的电源，应该是额外提供的两路以上直流电源。这样的方案比较可靠，既保证了不会因接线的松动引起误动，又保证了在DCS失电的情况下不会拒动。同理，重要的设备都应采取这种方式，增加后备硬手操开关，防止因DCS失电保护拒动