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PLC在热工保护中的应用
火力发电机组的热工保护系统是保证机组安全运行的逻辑控制系统。它连续监视机组的
运行状况，当出现危及设备和人身安全时，按适当的程序停用相应的设备，甚至停机。由此
可见，其误动和拒动都会带来重大损失。
125mw火电机组多建于 80年代，其热工保护装置采用继电器硬线逻辑，系统复杂，
故障点多，发生故障时系统不易恢复，可维护性低，严重影响机组的安全运行。
采用 PLC改造热工保护系统，有如下优点：
（1） 系统构成简单，可靠性大大提高;
（2） 具有灵活的扩充能力，动作逻辑完善;
（3） 系统可维护性提高;
（4） 具有强大的事故分析能力。
为提高老机组热工保护系统的可靠性，完善其功能，我们对湖南金竹山电厂的#6机组
（125mw）进行了改造，系统通过一年多的运行考验，取得了圆满的成功。
2 总体设计
2.1 热工保护系统原理
热工保护系统通常由四个部分组成，参见图 1，即运行人员控制盘、逻辑控制系统、执
行机构和检测元件
（1） 操作控制盘：包括指令器件和信息反馈器件，如操作按钮和信号灯等。控制盘
逐渐由 crt代替。
（2）逻辑控制盘：热工保护系统的核心。它根据操作命令和检测信号进行综合判断和
逻辑运算，其结果用于驱动执行机构或送运行人员控制盘。
（3） 执行机构：机组的驱动机构。包括：各种电磁阀、控制阀、变频器、接触器等。
（4）检测元件：热工保护系统的基础。其主要作用是将反映机组状态的各种参数变为
系统可接受的开关量信号。检测元件包括：反映执行机构位置的限位开关;反映诸如压力、
温度、流量、水位是否正常的传感器，如压力开关、温度开关、流量开关等等。
2.2 检测信号处理
为减少中间环节，充分利用 plc资源，将所有汽轮机跳闸、联锁回路，包括汽轮机后备
超速保护、真空低保护、润滑油压低保护、轴向位移保护、高压缸胀差保护、低压缸胀差保
护、发电机断水保护、发电机差动保护、汽轮机振动保护、电超速保护、润滑油压低联动、
高加水位高保护、抽汽联锁、后汽缸喷水、给水泵联锁等信号直接接入 plc。
对于重要参数，如汽包和高压加热器水位、汽轮机位移和差胀、真空等采用三选二逻辑。
对于变化频繁的参数，加延时处理。因现场信号均为无源节点，不经过隔离直接输入到 plc
摸件。本课题的输入点约 80点。
2.3 输出信号处理
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执行机构包括：主汽门，电超速保护，发电机断水保护，1-5段抽汽门保护和信号，甲、
乙给水泵，后汽缸喷水保护和信号，#5、#6高加水位高ⅱ值信号，高加事故放水门动作，
#5、#6高加水位高ⅲ值信号，切除高加（1）、（2）、（3）磁力断路油门，中压调速汽
门，油开关，#5、#6高加出水电动门，#5、#6高加进汽电动门，高加旁路门等等，共 52
点。
综合考虑执行部分设备容量和系统可靠性，plc输出全部采用中间继电器隔离。
2.4 plc配置
在老机组热工保护的 plc改造中，相对于检测元件和执行机构而言，plc的可靠性是最
高的，故本课题未采用 plc整体冗余结构。仅对于极其重要的 i/o点，采用 plc的模件冗余
方式解决。
对于 plc的输出模件的选择，考虑到现场的共摸干扰达 200-300v，采用继电器方式的
模件。根据上述原则，选择modicon tsx premium plc。
2.5 系统电源
系统电源是 plc可靠运行的基本保证。系统供电的两路 ups电源分别来自不同的回路，
减少了事故状态下 ups失电的可能，两路 ups互为备用，先投入者为工作电源，另一路为
备用电源。
3 控制逻辑
在热工保护 plc改造中，其逻辑功能如下：
（1） 基本功能，完善并实现原继电器所有逻辑;
（2） 保护系统投入、退出时间
记录
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，用于保护系统投入情况考核;
（3） 首发原因记录。
当热工保护动作后，要指出引起动作的第一原因，以便处理和分析事故原因，首次跳闸
记忆逻辑就是根据这一条原则制定的。对于保护动作时间记录，由于一些保护动作时互为因
果的关系，其动作的先后次序的记录对运行事故分析有相当的参考价值，因此
要求
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记录的最
小分辨率达到 10ms，每套保护记录系统复位后最先动作的那一次时间。对于某一套保护的
逻辑梯形图如图 2。
图 2中：%mi为动作条件;mft代表保护动作; mf↑表示上升沿有效。
当动作条件出现，保护动作;在保护动作瞬间将首发原因写入状态字，同时记录动作时
间。
4 结束语
采用 plc改造火电机组的热工保护系统，具有可靠性高、功能较完善、投资少等特点，
而且易于扩展。该系统投入运行后，未发生过误动和拒动情况，动作准确可靠，受到用户好
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评，正在该厂的其它机组上推广应用。
浙公网安备 33021202002483