改善火电厂保护控制系统的安全性和可靠性

改善火电厂保护控制系统的安全性和可靠性

在二十世纪最终20年里，我国火力发电厂的自动化水平有了很大的提高，微机分散掌握系统（DCS）已经得到广泛应用，为确保机组电厂平安、经济运行作出了贡献。

根据中国电力工程顾问有限公司提出的2000年电厂仪表和掌握（IC）系统设计原则（参见文献1），新世纪火力发电厂自动化的进展将着重于以下几个方面：

o

进一步扩展DCS的功能范围，实现一体化；采纳先进的掌握软件和优化软件，以进一步发挥DCS的效能。

o

进一步扩大DCS物理分散的应用，以削减电缆费用。

o

实现全厂帮助车间和系统的联网和统一监控，削减值班人员。

o

提高电厂管理的自动化水平，完善电厂管理和监控信息系统的功能。

上述设计原则的目标是进一步降低工程造价，提高电厂的经济性和综合管理水平，好像并未涉及或特殊强调进一步提高掌握系统的平安性和牢靠性。实际上，进入新世纪后，面对厂网分开、竞价上网、电力市场激烈竞争的形势，各发电企业，在提高电厂经济性的同时，也将对电厂运行的牢靠性和平安性提出更高的要求。

首先，保证电厂设备和人身平安，提高电厂可用率，不仅能确保供应稳定的高质量的电能，而且能延长设备运行寿命、削减电厂的修理费用，从而降低电厂的综合发电成本，提高电厂竞争力。

其次，为了开拓国际市场，我们正在担当东南亚和中东地区电厂建设项目，其特点是以自然 气或油作为燃料；同时我国也正大力建设大型燃气-蒸汽联合循环电厂或燃机电厂，这必定涉及到防火、防爆、防漏的平安监视和掌握。从长远进展来看，国家队环境爱护、劳动平安和防护也将要提出越来越严格的要求。因此，适时地学习和应用国际上的有关标准，讨论电厂中平安相关的掌握爱护系统，改善电厂掌握系统的平安性和牢靠性应当受到各方面的重视。

1.平安相关系统（Safety-relatedsystem）在国外有各种名称，例如：平安仪表系统（safetyinstrumentedsystem）、关键掌握系统（Criticalcontrolsystem）、平安解决方案（Safetysolutions）、故障平安系统（Failsafesystem）、联锁爱护系统（Interlockprotectionsystems）等。

平安相关的系统执行必要的平安功能，以使被控对象达到或保持在平安状态，并且同其他系统一起力图使所要求的平安功能达到必需的平安完整性。它可以防止危急大事的发生和削减危急大事的影响（有关平安相关系统本身的故障或失效也导致危急大事）。当发生危急大事时，平安相关系统将实行适当的动作和措施，防止被控对象进入危急状态，避开危及人身平安和/或损伤设备。

平安相关系统可以分为平安相关掌握系统和平安相关爱护系统。平安相关系统或功能可以是掌握系统的一部分或掌握系统的一个功能，例如：掌握系统的联锁爱护功能，也可以是完全独立的（Separatedorindependent）掌握爱护系统，平安相关系统通常包括以下各项（参见文献2,3）：

o

紧急停机系统--Emergencyshut-downsystems（ESD）

o

防火和气体监视系统--Fireandgassystems（FG）

o

透平掌握--Turbinecontrol

o

燃烧器管理--Burnermanagementsystems（BMS）

o

机械平安联锁系统--Machineryguardinterlockingsystems

上述各项，在不同的工业领域或部门，可能有不同的定义和范围，或者有其专用名称，就火力发电厂而言，平安相关系统应当包括：

o

炉膛平安监视系统（FSSS--Furnacesafeguardandsupervisorysystem）或称燃烧器管理系统（BMS--Burnermanagementsystem），它包括了燃料平安系统（FSS--Fuelsafetysystem）和燃烧器掌握系统（BCS--Burnercontrolsystem）

o

汽机紧急跳闸系统（ETS--Emergencytripsystem）

o

汽机或燃气轮机掌握系统，它包括汽机或燃机起停掌握、转速/负荷掌握，有时也包括超速爱护和紧急跳闸功能

o

消防和气体监视系统（Fireprotectionandgasmonitorsystems）

现代大型火电机组的掌握和爱护系统中，毕竟有哪些系统是与平安有关的，应当规定何种平安等级？是个有待讨论和争论的问题。

2.为了促进和规范平安相关的掌握和爱护系统的设计、制造和应用，国外始终致力于制定相关的标准。欧洲国家处于领先地位，最早的平安相关系统的标准于20世纪70年月诞生在德国，是有关锅炉/燃烧器起停掌握的。此后，随着仪表掌握技术和掌握系统牢靠性技术的进展，为适应各种工业部门对平安相关系统性能要求的不断提高，有关平安相关系统的标准也不断更新和完善，目前国际上常见的标准有：

DIN.V.19250

Controltechnologybasicsafetyevaluationofmeasuringandcontrolprotectiveequipment

DIN.V.VDE0801

Principlesforcomputersinsafetyrelatedsystems(1991年)

IEC-61508-2000

Functionalsafetyofelectrical/electronic/programmableelectronicsafety-relatedsystems

ANSI/ISA.84.01.1996

Applicationofsafetyinstrumentedsystemsfortheprocessindustries

NFPA-85

Boilerandcombustionsystemshazardscode（2001）

IEEEstd7-432-1993

IEEEstandardfordigitalcomputersinsafetysystemsofNuclearPowergeneratingstation

其中，ANSI/ISA.84.01.1996已经被美国OSHA（Occupationalsafetyandhealthadministration--职业平安和健康管理局）接受，广泛应用于北美。IEC61508将在2002年8月份正式成为欧洲标准。我国是IEC的重要成员，全国工业过程测量和掌握标准委员会（TC124）也已确定IEC61508将作为我国国家标准。

3.上世纪70年月中期以前，平安相关系统均由电磁继电器组成，部分也采纳固态集成电路构成。80年月开头采纳冗余的标准型可编程序掌握器（PLC）。随着对设备平安、人身平安和环境爱护的要求越来越严格，各工业企业和仪表自动化行业对过程平安功能，即有关平安系统的的功能平安赐予了极大的关注。于是，80年月中期以后，伴随着微电子技术和掌握系统牢靠性技术的进展，特地用于有关平安系统的掌握器系统、平安型PLC和平安解决方案（SafetySolution）得到快速进展和推广。目前，比较知名的平安掌握系统产品有：

·Triconex

TriconTMRsafetyandcriticalcontrolsystem

Tridentfault-tolerantcontrolsystem

·ICSTriplex

Triple-modularredundant(TMR)controlsystem

·Honeywell

FSC2004Dsafetysystem

·ABBAugust

TriguardSC300ETMRpr