1、2011 年度热工监督工作会议材料之三机炉主保护（ETSFSSS ）硬跳闸回路分析及保护信号正确的冗余组合（2011 年度热工技术监督工作会议）（2011 年 3 月 27 日）2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 1 页一、机炉主保护（ETSFSSS）硬跳闸回路的正确结构1 FSSS 跳闸继电器硬接线控制逻辑的构成方式。根据规程要求，锅炉 MFT 发生后，必须经炉膛吹扫后，方可进行锅炉点火。并可保证当 DCS 完全失灵后，仍能满足上述要求。因此，对 MFT 跳闸控制逻辑的硬接线回路及其相应的控制逻辑，应满足如下要求：（1） DO 通道的设置：三个 DO 点应分别位于三个
2、 DO 卡件中，且尽可能在不同的分支或框架内，以保证冗余的可靠性；（2） 硬接线控制逻辑的设置：能保证当 DCS 失灵（死机）后，当手动紧急停炉按扭指令发出后，跳闸继电器可实现自保持。MFT 动作后，其跳闸继电器至少必须保证要有 3 分钟的合闸状态，以保证跳闸后的所有联锁被可靠的执行。而当锅炉停炉后，为满足锅炉各辅助设备的检修试验等要求，其控制状态不需要受 MFT 跳闸状态的闭锁限制（锅炉点火操作的限制是依靠 DCS 中 MFT 跳闸状态对其闭锁实现的） ，因此，MFT 跳闸继电器只需在跳闸指令发出后，保证合闸 3 分钟即可。当 DCS 系统正常工作时，其跳闸继电器 3 分钟的保持是依靠 DC
3、S 完成的，但当 DCS失灵、且手动 MFT 跳闸时，若手动打闸按扭无自锁功能，则就不能保证其跳闸继电器的 3 分钟自锁，因此，要求 MFT 跳闸后必须实现自保持的功能。2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 2 页（3） 复位指令的设置：由于 MFT 动作后的自保持作用，因此要求必须对其自保持状态予以复位操作。而该复位指令，则必须满足如下要求：即当 DCS 系统已实现对锅炉点火的闭锁时，则可以通过操作员站手动对其实施复位操作，此时不受吹扫完成的限制，否则，只能通过吹扫完成信号对其进行复位操作。=1000 0 QQSETCLR 脉 冲&00 0 =100 0输 出 DO1脉
4、 冲输 出 DO2输 出 DO3输 出 DO0跳 闸 条 件 1跳 闸 条 件 1跳 闸 条 件 n吹 扫 完 成* T=180“T=5“MFT动 作 MFT跳 闸 输 出MFT跳 闸 输 出 及 跳 闸 断 电 器 复 位 指 令 的 产 生2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 3 页2 ETS 硬跳闸逻辑的构成原则。根据规程 ETS 失电跳闸、且手动紧急停机应独立于软逻辑的原则要求，在ETS 硬逻辑中，任何元件失灵都不应出现保护拒动的可能，因此，硬逻辑的构成建议按上述原则设计。（1）DO 通道及 DO 输出接点的设置用于驱动四个 AST 电磁阀的 DO 通道，至少应分
5、别设置于两个 DO 卡上（如条件允许，分别设置于四个 DO 卡件最为合适） 。若用两个 DO 卡时，应保证 DO1DO3 用一个 DO 卡，DO2DO4 用另一个 DO 卡。为防止 DO 卡件故障（或 DO 输出接点故障）而导致保护拒动，应将 DO 通道设置为：当机组正常时（没有动作指令发出时） ，DO 输出为 1，该 DO 所带的输出继电器处于带AST1AST3AST2AST42011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 4 页电动状态，因此，应取该继电器的常开接点做为输出接点。当该 DO 卡件故障、输出继电器故障时，均可保证所带的 AST 电磁阀失电，发出动作指令。若将输出
6、DO 设置为：机组正常时，DO 输出为 0，该 DO 所带的输出继电器处于非励磁状态，则一定要取该继电器的常闭接点做为跳闸输出接点。而此种方法一定是将 AST1 和 AST2 设置在一块 DO 卡上，AST3 和 AST4 设置在另一块 DO卡上。当一块 DO 卡件故障时，该卡件所带的两个 AST 电磁阀不会动作，另一块卡件仍可保证跳闸指令的正常输出。但当两个 DO 卡均故障、若跳闸继电器均损坏时，则必定造成保护的拒动。因此，这种设置方式是违反设计原则的。（2）跳闸指令发出后，AST 电磁阀至少应可靠的保持跳闸状态持续 3 分钟的时间，以保证跳闸指令及其相应的联锁被正确执行。当手动紧急停机按扭
7、不是采用具有自锁功能的按扭时，则应当设置自保持控制逻辑，即当手动紧急停机按扭指令发出后，应保证 AST 跳闸磁阀动作状态被保持，而不能因为按扭的状态返回而使 AST 电磁阀重新带电。此种要求的目的是：当 DCS 系统死机（其状态不发生翻转时）时，仍能保证手动紧急停机指令的动作正确被执行。硬控制回路当中的 ZJ01 与 ZJ02 的作用就是自保持继电器。3 按反措要求及设计规程要求组态时应注意的几点=1000 0 脉 冲&00 0 =100 0输 出 DO1脉 冲 输 出 DO0跳 闸 条 件 1跳 闸 条 件 1跳 闸 条 件 n挂 闸 指 令T=180“T=5“手 动 复 位 指 令ETS跳
8、 闸 输 出 &00 0AST1试 验 指 令 输 出 DO3&00 0AST3试 验 指 令 输 出 DO2&00 0AST2试 验 指 令 输 出 DO4&00 0AST4试 验 指 令QQSETCLR*ETS跳 闸 输 出 及 跳 闸 断 电 器 复 位 指 令 的 产 生2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 5 页（1） FSSS 及 ETS 中保护跳闸条件应按三取二设置。（2） FSSS 中必须包括规程中要求的基本跳闸条件：炉膛压力高、炉膛压力低、汽包水位高（汽包炉） 、汽包水位低（汽包炉） 、直流炉断水（直流炉） 、炉水循环泵全停（或压差保护） （强制循环炉）
9、 、全炉膛灭火、燃料全中断、引风机全停、送风机全停、一次风机全停、空预器全停、汽轮机跳闸、手动停机等。（3） ETS 中必须包括规程中要求的基本跳闸条件：凝汽器真空低、润滑油压力低、EH 油压力低、电超速、轴向位移、轴系振动、发电机跳闸、MFT 动作、手动停炉等。对于轴系振动保护，电厂、汽轮机厂及设计院如没有特殊提出，则应按单点跳闸设计。（4） 对 FSSS 及 ETS 机炉主保护的跳闸条件，不允许设置投切按扭，对于在某种工况下才允许正常投入的保护跳闸条件，应设置根据工况判断自动完成其投切功能。（5） 对于重要的联锁控制（汽轮机润滑油系统的联锁、氢冷机组的发电机密封油系统的联锁、发电机定子冷却
10、水系统的联锁等） ，不建议设置联锁投切开关，应根据工况的变化，自动完成联锁的投切控制。（6） 关于电源失电监视报警的设置： DEH、ETS、FSSS、TSI、DCS 各控制柜的电源必须设置失电报警。 每个装置（控制柜）的冗余电源中，任意一个电源失电，均应发出报警（注意，不要做成两个全失电后才可报警） 。 失电报警可单独做成一幅监视画面，反应出任一个电源的工作状态。同时将所有电源的失电报警经逻辑或运算后，由 DCS 中两个控制器的 DO 分别送出，并联后送至控制室音响（或硬光字牌） 。2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 6 页二、保护用控制信号冗余方式的组合分析根据热力生
11、产过程设备的重要程度不同，热工保护控制系统信号的选取也随之不同，对一般热力设备，保护信号通常为单点控制方式；对于重要的热力设备，热工保护控制系统保护信号的选取通常为多重冗余方式，并且根据被保护设备的重要程度及热力过程的工艺不同，信号的冗余方式也不同，分为二重冗余、三重冗余和四重冗余。在多重冗余方式中，保护设置的原则是：理想情况下，应按即能防止误动、又能防止拒动，即所占概率应分别为 50%，当二者不能兼顾时，应以最接近理想方式并且以防止拒动为主。1.1任取一个及一个以上时信号组合方式在两个信号中，任取一个及以上时，其真值表如表 2 所示。由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号有 3 种组合状态
12、可使保护动作。因此，保护误动的概率为 75%，拒动的概率为 25%。1.2两个信号全部选取时的信号组合方式当两个信号全部选取时，其真值表如表 3 所示。由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号只有 1 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 25%，拒动的概率为 75%。1.3正确的信号选取方式2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 7 页根据保护设置原则，当二重冗余时，应以【二取一】方式为主。由表 2 真值表可得出如下逻辑关系：2 三重冗余方式2.1 任取一个及一个以上时信号组合方式在三个信号中，任取一个及一个以上时，其真值表如表 5 所示。由真值表可见，在此种信
13、号选取方式中，信号有 7 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 87.5%，拒动的概率为 12.5%。2.2 任取两个及两个以上时信号组合方式在两个信号中，任取两个及两个以上时，其真值表如表 6 所示。由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号有 4 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 50%，拒动的概率为 50%。2.3 三个信号全部选取时组合方式当两个信号全部选取时，其真值表如表 7 所示。2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 8 页由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号只有 1 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 12.5%，拒动的
14、概率为 87.5%。2.4 正确的信号选取方式根据保护设置原则，当三重冗余时，应以【三取二】方式为主。由表 6 真值表可得出如下逻辑关系：3 四重冗余方式3.1 任取一个及一个以上时信号组合方式在四个信号中，任取一个及一个以上时，由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号有 15 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 93.75%，拒动的概率为 6.25%。3.2 任取两个及两个以上时信号组合方式在四个信号中，任取两个及两个以上时，由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号有 11 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 68.75%，拒动的概率为 31.25%。3.3 按“先或
15、后与”的方式取两个及两个以上时信号组合方式（设 A、B 为一组，C 、D 为另一组）在四个信号中，按“先或后与”的方式选取两个及两个以上时，其真值表如表 11 所示。由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号有 9 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 56.25%，拒动的概率为 43.75%。2011 年度热工技术监督工作会议材料之三共 10 页 第 9 页3.4 按“先与后或”的方式取两个及两个以上时信号组合方式（设 A、B 为一组，C 、D 为另一组）在四个信号中，按“先与后或”的方式选取两个及两个以上时，其真值表如表 12 所示。由真值表可见，在此种信号选取方式中，信号有 7 种组合状态可使保护动作。因此，保护误动的概率为 43.75%，拒动的概率为 56.25%。
