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容错技术在我厂控制系统中的应用 近年来，火力发电机组的单机容量不断攀升，运行参数的提高使相关参数的相互影响变大。控制功能和范围的扩大，热控系统的复杂性和故障的离散性增加。由于系统设计、设备选型、安装调试和运行环境变化等诸多因素影响，使得热控系统设计的科学性和可靠性、控制逻辑的合理性和系统完善性存在薄弱环节，由此引发热控保护系统的误动甚至机组误跳闸事件仍时有发生，影响着机组的安全经济运行。因此切实保证现代化电厂复杂系统的可靠性与安全性具有十分重要的意义，而容错技术的出现为提高系统的可靠性开辟了一条新的路径。 1. 容错定义 容错是指在系统中，当一个或者多个关键部位出现故障时，系统采取相应的措施，维持规定功能或者在可接受的性能指标变化下，继续稳定可靠运行的能力，容错控制是一门应用型边缘交叉学科。电厂热工过程的容错是指构成系统某个或者某些仪表控制装置，如温度、压力、流量、液位、位置检测仪表，或者控制器，电动、气动执行机构出现故障时，系统采用其他正常测点或者利用相关算法，规避风险，保障系统的正常稳定运行。相对于故障处理采用的方法，容错可以分为软件容错和硬件容错两种基本类型。 2. 火电厂容错控制的基本思想 容错控制技术是通过故障诊断，控制系统在故障后进行重构，使控制系统鲁棒性得到提高。对现场的故障进行检测、并诊断出故障的具体类型和位置是容错控制的前提，对故障的控制和处理策略是容错控制的核心。容错控制是控制系统根据故障的具体情况，给出故障处理的具体方案，并进行实施。火电厂热控系统容错控制可以从3 个方面入手： (1) 故障存在的情况下，进行系统重构，使系统的性能指标无变化。火电厂模拟量控制系统中，运用比较广泛，一般有坏值剔除、离散点剔除、超驰控制、测量补偿等手段； (2) 故障确认的情况下，降低性能指标继续稳定运行，如机组RB、切手动等； (3) 主动容错，进行预防。例如：容错逻辑设计、智能容错控制等。 3. 容错逻辑设计在我厂的典型运用实例 3.1 防止不同控制器中数据失真的容错逻辑运用 热工控制系统中，存在大量数据在不同控制器间的交换、传输，由于通讯手段可靠性不高，因此我们对重要数据的传送采用冗余配置，即一路通讯、一路硬接线，在通讯正常的情况下优先选用通讯数据，当通讯出现异常时切换到硬接线数据。如MCS至MEH的转速参考指令、CCS至DEH的机组负荷信号等等。 3.2 防止误操作的容错逻辑运用 防止误操作，也一直是电厂的研究课题。部分 DCS 组态厂家的设计中，重要设备与普通设备的驱动级设计没有差别，属于一键式启停操作，一旦操作错误，没有补救措施，存在较大的误操作风险。电力系统中，每年都不同程度地存在操作员的误操作概率。利用有效的防误操作逻辑设计，可以达到很好的效果。这是容错逻辑在火电厂的又一运用。如图1(a)，有的设计中，启动停止操作分别由一个按钮组成，没有判断措施。为了防止误操作，我厂在逻辑设计中，对重要操作如：打闸按钮、重要试验按钮等，增加了确认操作键。如图1(b)，在启动和停止操作键增加判断按钮，只有在一定的时间内（脉冲时间定为5 s），按下启、停键和确认键，启、停信号才得以触发，极大的提高了预防误操作的可能性。 图1(a) 无确认按钮设计驱动级手动启停示意图 图1(b) 有确认按钮驱动级手动启停容错逻辑示意图 3.3 防止单点保护不可靠的容错逻辑运用 辅机逻辑保护中，经常存在单点保护的情况，如风机的运行信号、泵入口阀、风机入口挡板全关等信号，都是触发辅机直接跳闸的重要信号，往往此类型信号难于做到硬件冗余。单点信号的误发，将导致辅机跳闸。我厂曾经发生过由于风机运行信号丢失触发RB动作，导致机组跳闸。正常运行中，也发生过磨煤机一次风隔绝门全关信号误发，导致磨煤机跳闸的不安全事件。为此，考虑从逻辑上，屏蔽信号不稳定造成的设备误动作，在判断风机的运行信号时，电气增加了一路运行信号的辅助接点，在DCS逻辑中使用了两路运行信号取“或”来判断风机是否运行。也可以通过增加其他辅助信号来判断，如使用风机的电流大于某一定值信号、运行反馈信号、停运信号在逻辑中“三取二”来判断风机的运行状态。相比较而言，后一种方法个人感觉更科学、合理，既降低了保护误动作的可能性，也可以有效规避拒动风险。 热力设备的动作，必然引起自身其他状态的翻转，利用自身的相关信号进行辅助判断，是容错逻辑设计的一个基本思想之一。 3.4 防止模拟量信号不可靠的容错逻辑运用 模拟量信号不可靠是保护误动作的重要原因，例如火电厂的辅机保护逻辑中，常采用轴承的温度信号，当测量信号超过定值时触发保护动作。但由于温度测量回路中的热电阻容易发生接触不良或断线的故障，使得保护误动。逻辑优化中，可以利用特定的容错控制技术进行容错逻辑的设计。我厂辅机轴承温度保护跳闸的不可靠信号