1、概況
　　
　　上海電網目前共有600MW機組4臺，350MW機組3臺，300MW機組10臺，125MW機組11臺，100MW燃機5臺以及早期投產中小機組若干臺，總裝機容量約達9500MW。2001年上海電網共發生熱控保護動作56次，正確動作41次，誤動15次，動作準確率73．2％。
　　
　　在這56次動作中，因熱控設備本身（軟件和硬件）故障引起動作9次，占16．1％；因熱控一次測量元件故障引起動作6次，占10．7％；維護不到位引起動作2次，占3．6％；機務原因引起的動作26次，占46．4％；電氣原因引起的動作7次，占12．5％；原因不明6次，占10．7％。圖1所示為1998年至2001年上海電力系統熱控保護系統動作原因分布及變化趨勢。　　
　　2、熱控保護系統可靠性分析
　　
　　2001年度上海電網熱控專業為提高熱控保護系統可靠性，減少保護動作次數做了大量的工作，不斷完善和改進控制邏輯、系統組態，做好保護系統的冷、熱態試驗和驗收工作，選用高質量的一次測量元件，特別是在迎峰度夏和APEC會議期間，更是一絲不茍的做好巡查和維護工作，起到了很好的作用。下面結合保護動作情況，就熱控保護系統可靠性情況淺析如下。
　　
　　2．1熱控軟、硬件故障
　　
　　軟、硬件故障造成保護動作9次。其中狀態電源開關跳閘引起動作1次，軸承振動保護前置放大器故障和Simadyn—D電源模塊故障引起動作各2次，DPU板子故障引起動作1次，BMS控制卡燒壞及BMS輸入端子板熔絲爆斷各引起動作1次，組態軟件出錯引起動作1次。在這9次動作，BMS輸入端子板熔絲爆斷屬設計問題，現已得到整改；而前置放大器故障和Simadyn—D電源模塊故障為同一電廠的同一套DCS，該DCS自投運以來暴露出了不少問題，采取了不少防范措施，但還有很多工作要做，一進一步提高其可靠性。
　　
　　2．2熱控一次測量元件故障
　　
　　因熱控一次測量元件故障造成保護動作6次。其中前置泵出口壓力一次測量元件故障引起動作1次，汽機“油箱油位低”測量元件誤發信號引起動作1次，引風機執行機構故障引起動作1次，控制用氣源帶水導致給水調門誤動引起動作1次，軸承金屬溫度保護系統誤發“汽機軸承金屬溫度高”動作1次，小機Moog閥結合面大量向外噴油導致EH油壓低引起動作1次。其中控制用氣源帶水若能對壓縮空氣管路進行定期排水是*可以避免的，而Moog閥噴油則是由于檢修過程中更換不同制造廠家備件時沒有認真檢查是否匹配引起的。
　　
　　2．3維護不當
　　
　　維護不當引起動作2次。分別為控制用氣源管路因冰凍導致氣源壓力下降引起動作1次，超速探頭電纜磨損導致信號接地引起動作1次。從動作情況看，只要日常維護工作做得再細一些、更深一些，這2次動作是可以避免的。
　　
　　2．4人為因素
　　
　　2001年各廠針對2000年發生的9次人為因素引起的動作加強了管理，在故障處理、例行試驗、運行操作等工作中認真執行規章制度，有效的消除了人為因素引起的動作發生，收到了很好的效果。
　　
　　2．5機務原因
　　
　　機務原因引起的動作26次，占全部動作的46．4％。其中塌焦引起動作5次，爐膛負壓低引起動作4次，給煤機堵煤造成爐膛火焰喪失動作2次，電泵例行試驗時造成給煤機電源電壓低動作2次，調門晃動引起動作7次，運行過程中操作不慎引起汽包水位波動加劇引起動作2次，凝汽器焊口斷裂導致低真空引起動作1次，燃油閥油管道接頭脫落引起動作1次，燃料管道伺服閥卡死導致燃料中斷和性能試驗過程中造成重油壓力低引起停機各1次。在機務原因中有相當一部分動作與操作人員的經驗、熟練程度等有關，也涉及到設備存在問題的及時改造、常規試驗的時間安排和試驗計劃的落實等，這需要有關各方的協調和重視。
　　
　　2．6電氣原因
　　
　　電氣原因引起動作7次。分別為真空泵A電機三相接觸器卡澀引起動作1次；切換線路中因聯跳主變A（保護壓板未取下）造成跳機1次；勵磁系統控制模塊故障引起跳機1次；電氣檢查故障時誤拉直流電源導致給煤機失電停爐1次；電氣試驗時導致1lOV電源竄入MFSS并燒毀其卡件引起停爐1次；220kY主變開關跳閘橫向保護動作導致機組MFT動作1次；110V直流電源失去引起熱控現場保護設備失電導致機組MFT動作1次。在這7次中有3次若電氣人員能認真執行規程制度，取下保護壓板、做好監護和隔離措施是*可以避免的。
　　
　　2．7原因不明
　　
　　原因不明6次。原因不明主要表現在事故記錄不全，有些應該進入事故記錄的信號因為設計點數有限沒有接入，導致動作后無法根據事故記錄進行分析查找；另一方面，運行人員沒有認真監盤，動作后無法正確描述動作前后設備運行參數變化的信息流，給原因分析增加了難度；其次，運行人員沒有如實反映情況，也是導致原因分析走入誤區的因素。
　　
　　從上述分析可見，有些動作如能通過改造、加強維護和巡回檢查、強化基礎管理以及操作人員的正確判斷和處理是能夠避免的。對于原因不明的動作，應根據重要程度，設置必要的監控措施，掌握設備運行狀態，如實描述動作前后的信息流，是不難查明原因的。
　　
　　3、提高熱控保護系統可靠性建議
　　
　　隨著發電設備逐步趨向大型化，其發生故障的數量也呈指數形式增長，這導致故障后果的種類和嚴重性相應在增長。為了消除（或至少降低）故障后果，不得不大量采用自動保護系統，以便：
　　
　?。?）吸引操作人員對不正常狀態的注意力（警告燈和報警器）；
　　
　?。?）一旦發生某些可能引起嚴重后果的故障時，則使設備停止運行；
　　
　?。?）消除或緩解因故障而產生的不正常狀態，否則會引起更嚴重的損害；
　　
　　（4）接替已失效的功能；
　　
　　（5）防止在重要位置上出現危險情況。
　　
　　因此，如何提高保護系統可靠性是一項十分重要的工作。下面筆者結合熱控技術監督工作實踐，就如何提高熱控保護系統可靠性發表一些看法。
　　
　　3．1一般考慮
　　
　　設置熱控保護系統的目標是要把來自系統設備的各種故障和擾動的嚴重性和范圍以及對系統設備的可能損害程度減少到zui低，因此：
　　
　　（1）保護系統的設置必須避免同一元件用于兩套裝置，以便減少由于單一事故使兩套裝置同時失敗的可能性；
　　
　　（2）保護系統中采用的元器件應具有實踐證明的質量，以便確保保護系統的可靠性不致由于未知或未經證實的元器件所降低；
　　
　　（3）保護系統的設置應使元器件故障或誤動的可能性減到zui小，這種可能性是由于電氣暫態、電磁干擾、振動、沖擊和溫度等外界影響所產生的；
　　
　?。?）保護系統的布置應仔細,以zui大限度地減少人為過失造成誤動作的可能性；
　　
　?。?）當有意識地延長故障切除時間時，要仔細考慮：
　　
　　——對系統設備穩定運行的影響或減少穩定的裕度；
　　
　　——可能引起或增加損壞設備程度以及由此而延長檢修時間及停運時間。
　　
　　要仔細評估誤動所造成的經濟損失。對那些會嚴重影響設備安全的保護功能，應以提高可靠性為主進行整改。而對安全運行影響不大且技術經濟性較差的保護功能經反復論證后可以考慮改為報警或予以取消。
　　
　　3．2在滿足功能要求前提下盡可能保持系統簡單
　　
　　“越簡單就越可靠”，這是可靠性工程zui重要的定理。因此提高熱控保護系統可靠性的步驟之一是在滿足設備安全要求的基礎上盡可能地使系統及其電路簡化，這樣可以有效的減少所用的元器件數，減少故障隱患。不管各部件或元器件的可靠度有多高，數量一多，系統的可靠性就會有所下降。因為，電子元件都有一個使用壽命和偶發故障概率問題。據資料介紹，在一個復雜系統中，有5％～10％的部件是*多余的，但這些部件發生故障時，仍有可能使設備中斷運行，拆除這些多余的部件，不僅使維護量和經費下降，而且會導致可靠性增加。因此，在滿足系統功能要求的前提下，要盡可能保持系統簡單，不必要的部件及多余的復雜結構，只能增加系統的故障概率。
　　
　　3.3 盡量采用成熟的技術和標準化元器件
　　
　　“成熟就穩定”，這是可靠性的又一重要定理。*，電子元器件是構成控制系統的基礎，沒有可靠的元器件，再的設計，也難以使系統和設備達到預定的目標。因此，要盡量采用成熟的技術和標準化元器件，這樣做雖然犧牲了若干*性，但使可靠性有了保證。例如，美國1996年12月離開地球到火星的“漫游者”心臟一—CPU是英特爾公司70年代開發的80C85，而非當時已經成功應用的奔騰系列CPU。這是因為越是復雜的電路設備，對外界干擾越敏感，需要采取的防范措施越嚴格、仔細。
　　
　　為此要盡可能掌握各種元器件的失效機理和失效模式，了解其可靠性數據，這有利于日后快速進行失效機理分析，把握元器件選用尺度，為設計改進提供依據，以便及早采取相應的防范措施，不斷提高保護系統的可靠性。
　　
　　3.4 嚴格控制電子室的環境條件
　　
　　環境條件包括溫度、濕度、潔凈度、振動及電磁干擾等。同一設備，在不同的工作和環境條件下，具有不同可靠性。條件惡劣，設備就容易發生故障或失效。如電阻、電容當溫度每升高10℃,失效率約增加一倍。當這種元器件在125℃高溫下工作時的失效率便為25℃下工作時失效率的32倍。因此，一定要按照規程要求嚴格控制電子室、控制室內的環境條件，禁止無關人員的隨意出入。這樣既可延長電子設備的使用壽命，又能提高系統的工作可靠性。
　　
　　3.5 定期維護提高接插件的可靠性
　　
　　盡量不使用插頭、插座連接方式。接插件是控制信號連接的重要器件，使用適當不但連接牢固、操作方便、安全可靠，但選用不當或時間一長會帶來或出現如接觸不良、脫落、銹蝕等問題。尤其在振動較大的地方，可能使插頭和插座之間產生相對運動，這種運動與其它環境應力相結合可能引起磨損腐蝕，從而出現磨損碎片，并使接觸電阻產生相當大的變化。因此，要盡可能不使用插頭、插座式連接方式，在必須使用接插件的地方應注意：
　　
　　1）能用少量的多芯插頭時，要堅決不用大量的少芯插頭；
　　
　　2）為了防止松動，應盡量采用自鎖式結構，而不用金屬絲系結；
　　
　　3）必須選用有定向的接插件，并用伸長的導向環防止損壞插腳；
　　
　　4）必須定期檢查和維護；
　　
　　3.6 利用視情維修技術及早檢測故障
　　
　　故障是設備所處的一種意外狀態。在該狀態下設備性能明顯低于其正常水平，難以完成預定的功能，如果設備繼續處于這種狀態而不能及時處理，有可能演變成事故而造成具有安全性和環境性后果。但是，不管采用什么辦法來提高設備的可靠性，故障總是要發生的。因此，及早發現故障可以提高設備的利用率，而快速和正確的維修措施能減少平均修理時間和增大兩次故障的平均間隔時間。
　　
　　大量的故障表明，設備故障不會在瞬間發生，而總要經歷一段發展過程。在故障發展過程中的某處，可以探測到故障正在發生或將要發生的點，該點稱為潛在故障點。圖2顯示了潛在故障發生的一般過程（稱P口—F圖），它顯示了故障開始、劣化到故障可被探測到的點（潛在故障點“P”），如果未探測到也未糾正，則性能繼續變壞——速度常會變快——直到到達功能故障點（“F”）為止。
　　
　　如果在P點和F點之間探測到潛在故障，那么有兩種可能性：一是預防和降低功能故障。這時可以在現有部件*失效前進行維修，起到即可預防故障又可防止或降低故障后果的作用。二是可以避免故障后果。有時雖然探測到了一個潛在故障，實際上卻無法防止其發生故障，但仍能避免或降低故障后果。
　　
　　事實證明，潛在故障是一種可辨認的實際狀態，它能顯示功能故障將要發生或正在發生的過程。通常潛在故障可借助如下手段來檢測：
　　
　　狀態監測——狀態監測只不過是人的感官的一種更靈敏形式，即用設備來監測其它設備的狀態?，F在有些監測設備的靈敏度非常高，它可以提前幾個月檢測到潛在故障點并發出故障警告，但是，幾乎所有的狀態監測設備都有一個zui大的局限性是它們只能監測一種狀態，而且，不同的狀態監測系統的價格差別很大，使用的要求也有明顯的差別，有些監測設備只需一般的熟練工人就可操作，而有些則需要非常熟練的技術人員來操作。
　　
　　對主要參數檢測——設備的主要參數（溫度、壓力、流量、轉速、物位等）是設備狀態的另外一種信息流，將這些信息流及其變體的記錄與參考信息進行比較，就可以發現潛在故障的跡象。但工作人員必須知道正常狀態時儀表的讀數是多少?什么樣的讀數對應潛在故障?什么樣的讀數對應功能故障?同時要對儀表本身進行維護以保證其有足夠的度。
　　
　　人的感官——zui熟悉的視情檢測技術是基于人的感官的（看、聽、摸和聞）。用感官來檢測潛在故障有如下的優勢：首先，人是多能的，可以檢測到種類繁多的故障狀態，而任何一種狀態檢測技術只能被用來檢測一種潛在故障；其次如果必須利用在設備旁邊或在設備附近履行正常職責的人員探測故障，這種檢測方式的經濟效益會非常高。
　　
　　事實上，象每天檢查控制盤上所有警告燈、DCS卡件運行狀態燈以及對現場設備的巡查等，也是一種狀態監測方式。但是，由于故障種類的增加以及故障表現形式的復雜化，傳統的故障檢測技術已顯得越來越無能為力，因此，充分利用現代技術來檢測潛在故障是一項具有廣泛前景的工作。
　　
　　3.7 使用降額技術提高系統安全系數
　　
　　使用降額技術可進一步提高元器件和系統的可靠性，降額可通過降低應力或提高元器件強度來實現。實驗證明大部分電子元器件的失效率隨溫度和電應力的變化而變化，當施加的溫度應力越高，元器件失效率入，就越高。例如：一個額定值在25~C時為500毫瓦的晶體管，假定它在周圍溫度55℃及應力比分別為80％（400毫瓦）及40％（200毫瓦）這兩種應力水平使用，則在應力比為80％和溫度為55℃時，其失效率入，為0.033x10-6。然而，如果晶體管在55℃時，只加40％的應力，其失效率入，便猛然下降至0.010x10-6，可靠性提高了2．3倍。還有電阻器的耐受功率不能以其額定功率值工作，而應在其額定值的0．5～0．7倍范圍內工作。但也不能把降額設計的過低以至于使可靠的元器件不能有效的工作，*的降額應選擇在應力與溫度曲線的某點上或這點以下，在這一點上，可以看出溫度或應力稍有增加，失效率便迅速增加。同樣對DCS的高速公路、DPU及有關卡件也應該嚴格控制其負荷率，否則一旦遇到機組異常狀態時，由于需要處理的信息量的突然劇增而造成信息出錯或堵塞。
　　
　　3.8 嚴格執行規程制度
　　
　　目前實施的標準、規程具有足夠的效率，如能嚴格執行，那么雖然不是全部，至少可以避免絕大多數的事故。因此，對主重要設備，特別是保護用元器件、設備，一定要按規程要求進行周期性測試，建立設備故障、測試數據庫。并將測試數據同標準、規程規定的值比，與出廠測試數據比，與歷次測試數據比，與同類設備的測試數據比，從中了解數據的變化趨勢，作出正確的綜合分析、判斷，為設備的改造、調整、維護提供科學依據。要對記錄在案的設備故障和缺陷進行分析統計，看設備的設計或制造的低質量情況是否在合理的預期范圍以內，并看發生這種低質量的次數是否多至能得——出是設計和工藝差的結論；—要消除那種認為遵守和執行標準、衄程制度是技術不成熟和膽怯表現這樣一種錯誤認識。要把執行標準、規程看成是完成任務的必須的行為準則，更要使每一個專業人員認識到，不執行和遵守標準、規程制度會有什么樣的后果在等著他們。
　　
　　3.9 普及可靠性知識和分析方法
　　
　　可靠性技術在電子電路和控制系統故障分析中應用十分廣泛，但在火電廠控制系統的故障分析中的應用十分有限，其主要原因是缺少這方面的專業人員。事實上許多按常識看起來是經常發生的故障，如果讓熟悉可靠性的技術人員一看，不少是致命性的潛在故障。另外有些原因不明的故障，利用可靠性技術中的故障樹分析法（FAT）去探索系統發生故障的原因，能快速查明那些元器件是故障源。其次，如果已知各零部件的失效率，還可計算出系統的MTBF值。各元器件的失效率數據可從有關可靠性手冊及資料中查到，這些數據對于系統可靠性分析和計算、元器件的選用以及系統的維修決策具有很大的實用指導意義。
　　
　　3.10 嚴格把好熱控設備檢修質量關
　　
　　維修活動也可能降低系統的固有可靠性。研究表明，由于頻繁的保養性維修或粗劣地進行修復性維修（例如裝配失誤）所帶來的過多裝卸會使系統的可靠性降低。系統設計的發展趨勢是要減少性能調整或為驗收所做的連續測試，大量采用數字電路來代替模擬電路，采用更多的機內檢測設備和采用容錯電路。這些因素可以使易修性（也可提高系統的可靠性）大為改觀，從而更加節省維修費用。盡管有了這些措施，但維修人員仍然是造成可靠性降低的主要原因。因此，要仔細評價與鑒定那些技術水平低、待遇差或獎勵少的維修人員可能造成的對系統可靠性退化的影響，同時要仔細評估檢修過程中軟、硬件的增加或變化可能會產生的影響。對重要保護系統的檢修，驗收人員要親自看到和親手檢查檢修過程或試驗進行情況，確保修后的設備不僅恢復到設計時的性能指標，更要保證修后設備能可靠、穩定運行。
　　
　　3．11 提高操作人員應付突發事故的能力
　　
　　人類從事的生產過程都包含著利用能量作功的過程，一旦能量失控，就可能引發安全性和環境性后果。因此，生產過程存在著固有危險性。然而，這種固有危險性都是在人機環境控制之下運作的，事故常常是在危急事態下，由于人的行為不當導致能量失控而產生的，而操作人員的誤操作會使工程設計中的*意圖失去作用。實踐證明，操作人員的技術水平、精神狀態、經驗及成熟程度（操作人員的可靠性），對保持生產過程的安全性具有十分重要的影響。
　　
　　在正常生產過程中，操作人員的主要任務是嚴格觀察穩定的工藝過程，仔細監督自動保護系統的工作狀態和冗余備用系統的等待狀態。當生產過程中突然出現異常變化，有可能發生破壞性事故時，操作人員應立即采取在其職責范圍內的所有措施，并迅速行動。這里zui主要的是必須采取毫無差錯的、：正確的行動。而毫無差錯的、正確的行動與操作人員的工齡、技術上的熟練程度和年齡有很大的關系。有些人在危急事態下能夠控制自己和集中注意力，冷靜地、有信心地進行操作，用準確地、協調一致地動作消除故障，化解事故。另一些人則失去信心，變得驚慌失措和失魂落魄，貽誤戰機，zui終使故障演變成事故。因此，要加強對操作人員的培訓，這種培訓包括兩部分；一部分是運行需要的基本理論和技術知識，他使操作人員具有對完成日常任務的分析和邏輯能力。另一部分是一些直接有關的需要親自操作的訓練，這部分培訓不應
　　
　　于正常的操作步驟，而應重視系統不正?；蜻\行情況越*應預見到的復雜情況的處理，zui后要注意提高他們的心理素質，使他們在遇到異常情況時做到臨危不亂、應付自如。
　　
　　4、結束語
　　
　　隨著發電設備日趨大型化，對控制系統的安全性、可靠性和有效性提出了更高要求。但是無論多么*的設備，多么的設計和巧妙的控制策略，可靠是辦不到的。從可靠性觀點看，“有故障”是的，問題在于故障是怎樣造成的?如何盡早檢測、發現潛在故障?然后軟化、控制和排除故障，降低故障后果。這需要各級領導的重視和支持，同樣需要各方的通力配合和協作。領導的重視和支持可調動工作人員的積極性和責任性、提高對故障的“反應速度”，各方的積極配合則能確保在故障發生前獲得所有排除故障所需的資源，加速一些不安全隱患的消除，縮短排除故障或修復故障的時間，而運行中出現的異常和輔機故障，若操作人員能及時發現、正確判斷、迅速作出處理，同樣可以避免異常和故障的進一步擴大，甚至可以化險為夷。因此，為了有效地減少保護動作，一要加強對檢修質量的控制和提高巡回檢查質量，使設備維護得能經常按照zui初設計的標準運行，二要提高操作人員應付突發事件的處理能力。