火力发电机组防止热工保护系统失灵的核查方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于火力发电机组自动控制技术领域，尤其涉及一种火力发电机组防止热 工保护系统失灵的核查方法。可用于火力发电机组热工保护系统设计缺陷和安全隐患的排 查，提升机组热工保护系统防止拒动作和防止误动作的能力。
【背景技术】
[0002] 机组热工保护系统是火力发电厂一个十分重要的、不可缺少的组成部分，对提高 机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。在机组发生某些可能引发严重后果 的故障时，及时采取相应的措施加以保护，从而软化故障，停机待修，避免发生重大的设备 损坏和人身伤亡事故。
[0003] 近年来，热控系统在火力发电厂的应用得到了突飞猛进的发展，依靠技术和经济 优势，热工保护系统逐步渗透到火力发电厂各个控制领域中。随着机组容量的上升，控制功 能和范围的扩大，热工保护系统整体呈现扩散化、多样化发展，保护系统故障树变的更加庞 大，整体失效率呈突增式井喷发展。因此，国家电力行业规程和规范不断进行了修订，热工 保护系统设计的可靠性、合理性、完善性等要求日益提高。许多长期服役机组其设计必然不 能完全满足当今最新电力行业规程的相关规定，新建机组由于基建期间生产建设周期的压 缩等不利原因，间接影响到其设计水平和调试质量，从而导致热工保护系统的可靠性降低。
[0004] 根据有关统计，热工保护系统误动作和拒动作的情况在各个电厂时有发生，如何 防止机组热工保护系统失灵和热工保护系统误动作成为火力发电厂日益关注的焦点，如何 对火力发电厂热工保护系统进行全面的核查和整改将变得十分必要。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种火力发电机组防止热工 保护失灵的核查方法，其目的是为了对现有火力发电机组热工保护系统进行有效核查，防 止热工保护失灵、提高火电机组运行的安全可靠性，大幅降低生产单位的运营成本，提高生 产运营企业的利润率。
[0006] 本发明是通过下述技术方案实现的：
[0007] 火力发电机组防止热工保护系统失灵的核查方法：其中热工保护系统的构成要素 包括机组主保护系统逻辑设计、机组重要辅机保护系统设计、仪表测量取样、DCS硬件地址 分配；
[0008] 核查方法包括如下步骤：
[0009] 第一步：收集热工保护系统设计资料，充分了解火力发电机组热工保护系统组成 状况、运行方式、运行参数；第二步：结合最新国家电力行业规程和规范，按既定方法对火 力发电机组热控保护系统进行核查，发现设计缺陷和安全隐患；第三步：提出整改方案进 行现场整改，完成热工保护系统的静态试验和动态试验，火力发电机组投入安全运行；如果 无法满足整改和试验要求，则返回到整改及试验步骤，直到满足要求。
[0010] 所述的设计缺陷和安全隐患包括，由于热工保护系统逻辑设计不合理、系统不完 善、保护信号取样和DCS硬件地址分配不合理的缺陷导致的热工保护系统误动作、拒动作 现象。
[0011] 所述的核查，是指按既定的分类项目和核查流程对热工保护系统进行核查，按所 述各原理示意图和分列表进行核查，记录其中需要整改部分。
[0012] 所述的热工保护系统对防止热工保护失灵的措施包括：（1)重要辅机设备的指令 配置和输出方式；（2)涉及机组安全的重要设备应有独立于分散控制系统的硬接线操作回 路；（3)机炉主保护指令系统；(4)保护信号处理；（5)锅炉灭火保护核查；(6)三断保护核 查；（7)热工保护逻辑合理性核查。
[0013] 所述的重要辅机设备的指令配置和输出方式：除紧急停机电磁阀控制外，其它所 有设备都应采用脉冲信号控制，防止分散控制系统失电导致停机停炉时，引起该类设备误 停运，照成重要主设备或辅机的损坏；核查内容如下：（1)控制器分配：冗余、并列运行的重 要辅机设备，应分配到不同的控制器，遵循机组重要功能分开的独立性配置原则；(2)指令 输出方式：除少数电磁阀外，设备远方合闸分闸指令输出必须为脉冲控制，不可在DCS端长 指令信号保持；（3)输出指令端子排核查：对于重要设备的输出指令信号线，不宜为降低工 程造价采用公共端子；(4)设备本体保护测点配置核查：设备本体保护重要测点应同该设 备进入同一控制器内，不宜分散到其它控制器采用网络通讯方式。
[0014] 所述的涉及机组安全的重要设备应有独立于分散控制系统的硬接线操作回路的 核查内容如下：（1)汽轮机润滑油压力低信号应直接送入事故润滑油栗电气启动回路，确 保在没有分散控制系统控制的情况下能够自动启动，保证汽轮机的安全；（2)独立性检查： 硬接线操作回路应独立于分散控制器系统，指令回路应于分散控制器系统的指令信号在就 地电气回路并接，严格禁止在分散控制系统机柜内进行并接。
[0015] 所述的机炉主保护指令系统，核查内容如下：（1)保护分项投切开关核查：所有机 炉保护分项均不得设置供运行人员操作的保护投切开关；(2)汽轮机跳闸至电气跳闸大联 锁指令核查：电气侧发电机解列应设计程序逆功率动作，不可完全依靠电气实际逆功率动 作至发电机解列；程序逆功率设计应考虑主汽门信号的容错性处理；（3)锅炉跳闸至汽轮 机跳闸大联锁指令核查：保护系统通道宜采用双冗余配置；(4)发电机跳闸至汽轮机跳闸 大联锁指令核查：发电机跳闸汽轮机设计包含两路：发电机解列（发电机出口开关分闸信 号）和发变组故障；（5)汽轮机跳闸至锅炉跳闸大联锁指令核查：保护系统通道宜采用双冗 余配置；(6)机组跳闸指令回路核查：机组跳闸指令应优先于其他任何指令，应设计硬接线 跳闸回路；分散控制系统的控制器发出的机、炉跳闸信号应作到三冗余配置，三冗余通道地 址应分配到不同的分支或机笼，分配到不同的卡件上。
[0016] 所述的保护信号处理：核查内容如下：（1)热工保护信号冗余性核查：重要参数测 点、参与机组和设备保护的测点应冗余配置，冗余I/O测点应分配在不同模件上；核查以下 信号，宜用冗余配置，参考核查测点；（2)重要的主、辅机保护都应采用"三取二"的逻辑判 断方式：应对保护信号取样点和输入模件全程独立性进行核查；（3)核查所有模拟量三取 二程序设计；(4)单点热电阻保护信号核查；确因实际情况不得不使用单点热电阻的，应加 入升速率判断；(5)保护系统优先原则：触发机组跳闸的保护信号的开关量仪表和变送器 应单独设置，当确有困难而需与其他系统合用时，其信号应首先进入保护系统。
[0017] 所述的三断保护核查：重要控制回路的执行机构应具有三断保护：断汽、断电、断 信号功能，特别重要的执行机构，还设有机械闭锁措施。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] (1)防止热工保护失灵的核查标准、依据明确，核查方法系统化、规范化、标准化， 核查对象内容涵盖范围确定，核查步骤简洁清晰，便于操作和实施。
[0020] (2)可有效提高机组DCS热工保护系统的可靠性，降低由于热工保护失灵而导致 的热工保护误动作和拒动作发生的概率，减少由于热工保护失灵而导致的机组跳闸和设备 损坏事故的发生。
[0021] (3)通过系统核查，消除了潜在性风险，减少了热工保护失灵导致的机组非停次 数，降低了生产企业的运营成本，提高了生产运营企业的利润率，对于提高火电机组运行的 安全性和经济性有着十分重要的意义。
[0022] 2014年4月，国家能源局颁布了最新的《防止电力生产事故的二十五项重点要 求》，对防止热工保护失灵提出了新的纲领性要求，对于新建机组的设计、现有机组的保护 系统评估具有重要的指导意义。本发明按最新电力行业规程的指导要求，结合近些年各研 究机构对火电机组热工保护系统设计的实例经验，提出了一整套完整的防止热工保护失灵 的系统核查方法。
[0023] 按发明提出的方法进行热工保护系统设计，可规范设计流程、简化实施步骤、减少 设计缺陷、提高工程进度和完成质量；按本文提出的方法进行热工保护系统核查，可及时、 准确、全面的发现易导致热工保护失灵的各种设计