CN115167371A - 基于反向验证的热工保护故障诊断方法、系统及自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法、系统及自检方法，属于热工保护领域，从结果反推至原因，首先获取动作保护时的首出状态和测点的测量数据；然后从中间过程的过程量进行验证，当过程量发生异常时判定保护动作的类型为保护误动；其次，从测点进行验证，当测点的数据发生异常时判定保护动作的类型为保护误动；最后若过程量和测点均未发生异常，则判定保护动作的类型为保护动作正常，并进一步进行工艺判断，输出保护动作正常的首出原因。本发明能够在热工保护动作的第一时间诊断出保护动作的类型和保护动作的根本原因，指导维护人员第一时间发现处理，提高保护系统的可靠性。

Description

基于反向验证的热工保护故障诊断方法、系统及自检方法

技术领域

本发明涉及热工保护领域，特别是涉及一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法、系统及自检方法。

背景技术

热工保护的主要作用是当机组在启动和运行过程中发生危及设备安全的危险时，使其能自动采取保护或联锁，防止事故扩大而保护机组设备的安全。提高热控保护系统的可靠性是一个系统工程，热工保护的可靠性涉及热控测量、信号取样、控制设备与逻辑的可靠性，涉及热控系统设计、安装调试、保护系统的日常维护，随着火力发电厂自动化水平的提高，保护逻辑越来越复杂，现阶段在发生保护动作时，从分散控制系统DCS(DistributedControlSystem)上虽能够迅速推出保护跳闸的直接首出(第一原因或第一事故，是指引起事故性跳闸的第一个报警信号)，但进一步分析保护跳闸的根本原因需要人为调查动作趋势。火力发电厂热工人员培养难度大、培养周期长，在机组发生保护动作时，往往不能第一时间找到保护动作的原因，造成机组无法第一时间启动恢复发电。

随着信息化、数字化的发展，将关于设备的多种数据充分收集，其中包括测点的类型、品牌、厂家、安装位置、工艺运行参数、DCS系统状态等；将保护逻辑相关联的测点、工艺流程以及动作的全过程进行监控，将这些数据充分耦合，通过基于多年设备运行经验积累，建立专家故障诊断模型，就能够准确判断保护动作的原因，提前发现保护拒动和误动的隐患，达到提高保护系统的可靠性、减少机组停机时间成本的目的。

为了提高检测信号的可靠性，保护系统所用的仪表采用转换环节少、结构简单而工作可靠的检测变送器，如各种压力开关、温度开关、流量开关和液位开关等。独立性传感器独立专用，在逻辑配置中不与其他自动化系统共用，以防止传感器故障导致的拒动和误动。

保护系统采用独立工作方式，在保护投入过程中不受其他自动化系统投入与切除的影响。保护动作信号采用长信号，满足被控对象完成规定动作所需的时间要求。当保护系统发出的指令与该系统本身的自动操作指令或人工操作指令发生矛盾时，采用最高优先级按照保护指令动作，保护系统的指令正常情况下不允许切除或强制。

停机检修或运行过程中，定期采用试验手段监测保护的可靠性，范围包括从信号检测直至操作指令的执行结果，且不影响机组的安全运行。保护动作采用单方向动作，保护系统动作后，设备若要求重新投入，只有在查出事故原因和排除故障后，由运行人员人工完成复位才可投入。

现有技术的缺点：

(1)定期试验对设备的磨损易造成保护的误动或拒动

为保证热工保护的可靠性，机组检修后启动前需对保护进行传动试验，传动过程中避免不了对主要变送器的投退，主要端子的拆卸，极易出现变动器端子的疲劳性损伤；保护系统维护人员的专业素养不足可能造成接错或漏接，增加了保护的拒动或误动隐患。

(2)目前DCS系统无法主动推送出保护动作的根本原因

现有的DCS都配备有保护逻辑首出功能，基于首次满足动作条件的先后顺序，推送出第一个触发保护的名称，仅能作为排查系统故障原因的依据。随着机组发电能力的增大，保护逻辑和系统越来越复杂，系统检修工作人员的专业知识和能力还很欠缺，无法第一时间判断故障的原因，造成机组事故后无法迅速恢复，无形中增大了运行成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法、系统及自检方法，以在第一时间诊断出保护动作的类型和保护动作的根本原因。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法，所述诊断方法包括：

获取热工保护动作的首出状态和测点在保护动作时的测量数据；所述首出状态包括动作保护编码和动作保护所在DPU；

读取DCS系统中过程模块的过程量，并判断过程量是否发生变化，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果表示是，则判定为保护误动，并判断动作保护所在DPU的工作状态是否正常，获得第二判断结果；

若所述第二判断结果表示否，则判定为DPU故障造成的保护误动；

若所述第二判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常，获得第三判断结果；

若所述第三判断结果表示否，则判定为保护误动，并在判断发生变化的过程量对应的测点状态值不满足预设条件时，判定为测点故障造成的保护误动；

若所述第三判断结果表示是，则判定保护动作正常，并根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因；

若所述第一判断结果表示否，则判断过程量的质量码是否正常，获得第四判断结果；

若所述第四判断结果表示否，则从质量码异常的过程量溯源至测点，并将发生变化的过程量对应的测点更新为质量码异常的过程量对应的测点，返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常”；

若所述第四判断结果表示是，则将发生变化的过程量对应的测点更新为动作保护编码对应的保护测点，返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常”。

一种基于反向验证的热工保护故障诊断系统，所述诊断系统包括：

数据获取模块，用于获取热工保护动作的首出状态和测点在保护动作时的测量数据；所述首出状态包括动作保护编码和动作保护所在DPU；

第一判断模块，用于读取DCS系统中过程模块的过程量，并判断过程量是否发生变化，获得第一判断结果；

第二判断模块，用于若所述第一判断结果表示是，则判定为保护误动，并判断动作保护所在DPU的工作状态是否正常，获得第二判断结果；

DPU故障判定模块，用于若所述第二判断结果表示否，则判定为DPU故障造成的保护误动；

第三判断模块，用于若所述第二判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常，获得第三判断结果；

测点故障判定模块，用于若所述第三判断结果表示否，则判定为保护误动，并在判断发生变化的过程量对应的测点状态值不满足预设条件时，判定为测点故障造成的保护误动；

保护动作正常判定模块，用于若所述第三判断结果表示是，则判定保护动作正常，并根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因；

第四判断模块，用于若所述第一判断结果表示否，则判断过程量的质量码是否正常，获得第四判断结果；

测点溯源模块，用于若所述第四判断结果表示否，则从质量码异常的过程量溯源至测点，并将发生变化的过程量对应的测点更新为质量码异常的过程量对应的测点，调用第三判断模块；

调用模块，用于若所述第四判断结果表示是，则将发生变化的过程量对应的测点更新为动作保护编码对应的保护测点，调用第三判断模块。

一种自检方法，所述自检方法用于前述的基于反向验证的热工保护故障诊断系统，所述自检方法包括：

将导致火电厂整体停运的设备保护系统确定为主要保护，只能导致自身停运的设备保护系统确定为次要保护，并设置主要保护和次要保护的测点；

从所述热工保护故障诊断系统中提取主要保护的测点名称；

当测点名称的前缀大于或等于三个时，判定主要保护测点设计符合反措要求；

当测点名称的前缀小于三个时，判定主要保护测点设计不符合反措要求；

当主要保护的测点所在的卡件地址不只一个时，判定测点布置符合分散布置规范要求；

当主要保护的测点所在的卡件地址为一个时，判定测点布置不符合分散布置规范要求；

当次要保护的测点质量码在自动或未强制状态时，判定保护正常投入；

当次要保护的测点质量码在手动或强制状态时，判定保护未投入。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法、系统及自检方法，从结果反推至原因，首先获取动作保护时的首出状态和测点的测量数据；然后从中间过程的过程量进行验证，当过程量发生异常时判定保护动作的类型为保护误动；其次，从测点进行验证，当测点的数据发生异常时判定保护动作的类型为保护误动；最后若过程量和测点均未发生异常，则判定保护动作的类型为保护动作正常，并进一步进行工艺判断，输出保护动作正常的首出原因。本发明能够在热工保护动作的第一时间诊断出保护动作的类型和保护动作的根本原因，指导维护人员第一时间发现处理，提高保护系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供的一种基于反向验证的热工保护故障诊断系统的结构示意图；

图3为本发明实施例3提供的一种自检方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法、系统及自检方法，以在第一时间诊断出保护动作的类型和保护动作的根本原因。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本发明实施例提供了一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法，如图1所示，诊断方法包括以下步骤：

步骤S1，获取热工保护动作的首出状态和测点在保护动作时的测量数据；所述首出状态包括动作保护编码和动作保护所在DPU。

步骤S2，读取DCS系统中过程模块的过程量，并判断过程量是否发生变化，获得第一判断结果。

示例性的，判断过程量是否发生变化的具体实现过程为：

分别读取DCS系统中三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块的输入量和输出量；分别判断三区中模块的输入量和输出量是否不同、模拟量读取模块的输入量和输出量是否不同、开关量读取模块的输入量和输出量是否不同、手自动模块的输入量和输出量是否不同以及首出模块的输入量和输出量是否不同；当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中的至少一个模块的输入量和输出量不同时，第一判断结果表示是；当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中所有模块的输入量和输出量均相同时，第一判断结果表示否。

步骤S3，若所述第一判断结果表示是，则判定为保护误动，并判断动作保护所在DPU的工作状态是否正常，获得第二判断结果。

步骤S4，若所述第二判断结果表示否，则判定为DPU故障造成的保护误动。

步骤S5，若所述第二判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常，获得第三判断结果。

步骤S6，若所述第三判断结果表示否，则判定为保护误动，并在判断发生变化的过程量对应的测点状态值不满足预设条件时，判定为测点故障造成的保护误动。

在一个示例中，判断发生变化的过程量对应的测点状态值是否满足预设条件的详细步骤为：

判断发生变化的过程量对应的测点是否到达动作值，获得第五判断结果；若所述第五判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的模拟量测点是否到达保护定值，获得第六判断结果；若所述第六判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的开关量测点是否到达保护定值，获得第七判断结果；若所述第七判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点到达定值的时间是否与动作首出时间相同，获得第八判断结果；若所述第八判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点是否为压力开关、压力测点、温度测点或流量测点，获得第九判断结果；若所述第九判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联设备是否有缺陷，获得第十判断结果；若所述第十判断结果表示是、所述第五判断结果表示否、所述第六判断结果表示否或所述第七判断结果表示否，则判定为测点故障造成的保护误动；

若所述第十判断结果表示否，则返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点是否到达动作值，获得第五判断结果”；若所述第九判断结果表示否，则判定为发生变化的过程量对应的测点所在设备故障造成的保护误动。

以上对保护测点是否到达动作值、模拟量测点是否到达保护定值、开关量测点是否到达保护定值、保护测点到达定值的时间是否与动作首出时间相同、测点是否为压力开关、压力测点、温度测点、流量测点也可以同时进行判断，从而一一排除，得出判定结果。

步骤S7，若所述第三判断结果表示是，则判定保护动作正常，并根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因。

根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因，具体包括：

若测点在保护动作时的炉膛压力小于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压低，并进一步判断送风机是否停止、送风机出口门是否全关、送风机电流是否突然下降或空预器二次风侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

若测点在保护动作时的炉膛压力大于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压高，并进一步判断引风机是否停止、引风机出口门是否全关、引风机电流是否突然下降、烟气挡板门是否关闭、空预器烟气侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

若测点在保护动作时的给水流量小于给水流量阈值，则判定给水流量低，并进一步判断汽动给水泵前置泵是否停止运行、给水泵是否停止、给水泵出口门是否关闭、省煤器入口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

若测点在保护动作时的总风量小于总风量阈值，则判定总风量低，并进一步判断送风机、一次风机、空预器是否停止、送风机、一次风机、空预器进出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

若测点在保护动作时的火检信号消失，则判定炉膛灭火，并进一步判断给煤机是否停止、磨煤机是否停止、磨煤机出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

步骤S8，若所述第一判断结果表示否，则判断过程量的质量码是否正常，获得第四判断结果。

步骤S9，若所述第四判断结果表示否，则从质量码异常的过程量溯源至测点，并将发生变化的过程量对应的测点更新为质量码异常的过程量对应的测点，返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常”。

步骤S10，若所述第四判断结果表示是，则将发生变化的过程量对应的测点更新为动作保护编码对应的保护测点，返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常”。

本发明的诊断方法可以整理为如下表格的内容。

表1诊断方法逻辑

以下面的例子进一步阐述采用本发明实施例的诊断方法进行动作原因溯源，对每一个触发条件或测点，建立相关联逻辑，从保护动作条件反向判断历史原因。

例如炉膛负压高三值保护动作，从测量角度反向监视炉膛负压高压力开关是否实际动作三个，判断炉膛负压模拟量测点是否实际到达高三值，读取炉膛负压高压力开关历史校验记录、缺陷记录判断是否有重复缺陷；判断测点与送引风机状态、电流关联，如送风机电流突升后迅速下降，则原因可能为送风机故障导致炉膛负压高；当炉膛负压高三值动作时，送引风机状态、电流均无变化，则可能为炉膛燃烧掉焦原因。

当炉膛负压三取二开关未动作时，模拟量出现突升未达到动作值时，给出报警，并根据送引风机电流状态，给出可能原因。

本发明目前在国能山东威海电厂项目及试验室中实施效果良好。

本发明根据保护动作时工艺参数或设备状态的变化，建立保护动作原理框图模型，结合机组运行状态与保护信号的实际状态，通过逻辑算法，分析判断保护与模型是否一致，并输出报警，动作正常、误动、拒动均可输出报警。并可第一时间显示出首出原因。

本发明的优点如下：

1.提高保护系统的可靠性

将关于设备的多种数据充分收集，实时在线监测数据的变化。其中包括测点的类型、品牌、厂家、安装位置、工艺运行参数、DCS系统状态等；将保护逻辑相关联的测点、工艺流程以及动作的全过程进行监控，对涉及保护的变送器状态、保护投入状态的监测、保护所在DCS卡件、DPU的运行状态实时分析预警，结合长时间运行经验，置入故障诊断模型，分析判断变送器、卡件故障测点跳变造成的保护误动、DPU冻结造成的保护拒动及设计不合理造成的保护误动拒动风险等，指导维护人员第一时间发现处理，提高保护系统的可靠性。

2.降低机组运行成本

建立保护动作分析模型，在保护动作后第一时间推送出保护动作的初始原因，推送出系统故障点及处理方法，指导检修人员快速处理问题，缩短机组停运检修时间，使机组尽快并网，减少电网考核损失。

实施例2

本发明实施例提供了一种基于反向验证的热工保护故障诊断系统，如图2所示，诊断系统包括：数据获取模块、第一判断模块、第二判断模块、DPU故障判定模块、第三判断模块、测点故障判定模块、保护动作正常判定模块、第四判断模块、测点溯源模块和调用模块。

数据获取模块用于获取热工保护动作的首出状态和测点在保护动作时的测量数据；所述首出状态包括动作保护编码和动作保护所在DPU。第一判断模块用于读取DCS系统中过程模块的过程量，并判断过程量是否发生变化，获得第一判断结果。第二判断模块用于若所述第一判断结果表示是，则判定为保护误动，并判断动作保护所在DPU的工作状态是否正常，获得第二判断结果。DPU故障判定模块用于若所述第二判断结果表示否，则判定为DPU故障造成的保护误动。

第三判断模块用于若所述第二判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常，获得第三判断结果。测点故障判定模块用于若所述第三判断结果表示否，则判定为保护误动，并在判断发生变化的过程量对应的测点状态值不满足预设条件时，判定为测点故障造成的保护误动。

保护动作正常判定模块用于若所述第三判断结果表示是，则判定保护动作正常，并根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因。

第四判断模块用于若所述第一判断结果表示否，则判断过程量的质量码是否正常，获得第四判断结果。测点溯源模块用于若所述第四判断结果表示否，则从质量码异常的过程量溯源至测点，并将发生变化的过程量对应的测点更新为质量码异常的过程量对应的测点，调用第三判断模块。调用模块用于若所述第四判断结果表示是，则将发生变化的过程量对应的测点更新为动作保护编码对应的保护测点，调用第三判断模块。

第一判断模块，具体包括：

过程量读取子模块，用于分别读取DCS系统中三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块的输入量和输出量；

比较子模块，用于分别判断三区中模块的输入量和输出量是否不同、模拟量读取模块的输入量和输出量是否不同、开关量读取模块的输入量和输出量是否不同、手自动模块的输入量和输出量是否不同以及首出模块的输入量和输出量是否不同；

第一结果表示子模块，用于当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中的至少一个模块的输入量和输出量不同时，第一判断结果表示是；

第二结果表示子模块，用于当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中所有模块的输入量和输出量均相同时，第一判断结果表示否。

测点故障判定模块，具体包括：

第五判断子模块，用于判断发生变化的过程量对应的测点是否到达动作值，获得第五判断结果；

第六判断子模块，用于若所述第五判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的模拟量测点是否到达保护定值，获得第六判断结果；

第七判断子模块，用于若所述第六判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的开关量测点是否到达保护定值，获得第七判断结果；

第八判断子模块，用于若所述第七判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点到达定值的时间是否与动作首出时间相同，获得第八判断结果；

第九判断子模块，用于若所述第八判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点是否为压力开关、压力测点、温度测点或流量测点，获得第九判断结果；

第十判断子模块，用于若所述第九判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联设备是否有缺陷，获得第十判断结果；

测点故障判定子模块，用于若所述第十判断结果表示是、所述第五判断结果表示否、所述第六判断结果表示否或所述第七判断结果表示否，则判定为测点故障造成的保护误动；

循环子模块，用于若所述第十判断结果表示否，则调用第五判断子模块；

设备故障判定子模块，用于若所述第九判断结果表示否，则判定为发生变化的过程量对应的测点所在设备故障造成的保护误动。

保护动作正常判定模块，具体包括：

炉膛负压低判定子模块，用于若测点在保护动作时的炉膛压力小于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压低，并进一步判断送风机是否停止、送风机出口门是否全关、送风机电流是否突然下降或空预器二次风侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

炉膛负压高判定子模块，用于若测点在保护动作时的炉膛压力大于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压高，并进一步判断引风机是否停止、引风机出口门是否全关、引风机电流是否突然下降、烟气挡板门是否关闭、空预器烟气侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

给水流量低判定子模块，用于若测点在保护动作时的给水流量小于给水流量阈值，则判定给水流量低，并进一步判断汽动给水泵前置泵是否停止运行、给水泵是否停止、给水泵出口门是否关闭、省煤器入口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

总风量低判定子模块，用于若测点在保护动作时的总风量小于总风量阈值，则判定总风量低，并进一步判断送风机、一次风机、空预器是否停止、送风机、一次风机、空预器进出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

炉膛灭火判定子模块，用于若测点在保护动作时的火检信号消失，则判定炉膛灭火，并进一步判断给煤机是否停止、磨煤机是否停止、磨煤机出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

本发明的诊断系统带来的有益效果为：

1.系统对热控保护全方位监测监控分析，可以有效掌握热工设备的健康状况，并对设备故障进行诊断和推送，做出正确的检修策略；三区办公网及手机网页版平台，使得专业人员能够第一时间发现设备异常，并及时做出反应；

2.通过技术管理手段，结合设备的诊断分析，统计分析、归档，使热控日常工作更规范、科学、便捷、精细；技术监督功能实现自动报表、统计，减少热控人员文字性工作量，提升劳动效率。

综上所述，热控状态检修平台通过对热控设备的监测、分析，对全厂各项生产工艺指标、流程状态，进行综合性诊断预警，不仅能及时发现设备异常，更可以为运行和检修人员提供控制状态信息及调整指导。

实施例3

本发明实施例提供了一种自检方法，如图3所示，自检方法用于实施例2的基于反向验证的热工保护故障诊断系统，自检方法包括：

步骤1，将导致火电厂整体停运的设备保护系统确定为主要保护，只能导致自身停运的设备保护系统确定为次要保护，并设置主要保护和次要保护的测点。

步骤2，从所述热工保护故障诊断系统中提取主要保护的测点名称。

步骤3，当测点名称的前缀大于或等于三个时，判定主要保护测点设计符合反措要求。

步骤4，当测点名称的前缀小于三个时，判定主要保护测点设计不符合反措要求。

步骤5，当主要保护的测点所在的卡件地址不只一个时，判定测点布置符合分散布置规范要求。

步骤6，当主要保护的测点所在的卡件地址为一个时，判定测点布置不符合分散布置规范要求。

步骤7，当次要保护的测点质量码在自动或未强制状态时，判定保护正常投入。

步骤8，当次要保护的测点质量码在手动或强制状态时，判定保护未投入。

保护系统自检是通过对热控保护设计合理性进行自检，建立专家知识库(即自检方法)，监测保护逻辑的组态设计和测点设计是否有误动和拒动的可能，针对每个保护的组态过程、测点配置、卡件配置进行可靠性分析，对不符合项发出报警，并推送解决建议。

下面以具体实施例来进一步说明自检方法。

采集DCS系统的保护相关保护数据至数据库，其中包含：参与保护判断的测点KKS编码(发电厂设备编码)、测点名称、所在卡件地址、质量码。

建立保护系统自检模型：

1、主保护测点三区二自检：监测定义为“主保护”的相关测点，主保护为锅炉MFT(MainFuelTrip，主燃料跳闸)、FSSS(FurnaceSafetySupervision System，锅炉炉膛安全监控系统)、汽机ETS(Emergencytripsystem，汽轮机跳闸保护系统)，测点如给水流量、炉膛压力，汽包水位等，判断使用统一测点名称前缀是否大于等于三个，如满足要求，则符合条件，反之则发出报警“XX主保护测点设计不符合反措要求”，并推送解决建议，例如：增加主保护测点。

2、主要保护测点未按分卡件分区部署：监测定义为“主保护”的相关测点，主保护为锅炉MFT、FSSS、汽机ETS，测点如给水流量、炉膛压力，汽包水位等，

3、保护投入状态自检：监测定义为“保护”的相关测点，监测测点的质量码状态，如质量码在“自动”或“未强制”状态，则判定保护正常投入，如质量码在“手动”或“强制”状态，则判定保护未投入。发出报警“XX保护未投入”，并实时计算保护投入率。保护投入率的计算公式为

其中，λ表示保护投入率，m表示当前投入保护的数量，M表示总保护的数量。

4、按保护分类监测保护状态，异常及时输出报警。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于反向验证的热工保护故障诊断方法，其特征在于，所述诊断方法包括：

获取热工保护动作的首出状态和测点在保护动作时的测量数据；所述首出状态包括动作保护编码和动作保护所在DPU；

读取DCS系统中过程模块的过程量，并判断过程量是否发生变化，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果表示是，则判定为保护误动，并判断动作保护所在DPU的工作状态是否正常，获得第二判断结果；

若所述第二判断结果表示否，则判定为DPU故障造成的保护误动；

若所述第二判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常，获得第三判断结果；

若所述第三判断结果表示否，则判定为保护误动，并在判断发生变化的过程量对应的测点状态值不满足预设条件时，判定为测点故障造成的保护误动；

若所述第三判断结果表示是，则判定保护动作正常，并根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因；

若所述第一判断结果表示否，则判断过程量的质量码是否正常，获得第四判断结果；

若所述第四判断结果表示否，则从质量码异常的过程量溯源至测点，并将发生变化的过程量对应的测点更新为质量码异常的过程量对应的测点，返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常”；

若所述第四判断结果表示是，则将发生变化的过程量对应的测点更新为动作保护编码对应的保护测点，返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常”。

2.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述读取DCS系统中过程模块的过程量，并判断过程量是否发生变化，获得第一判断结果，具体包括：

分别读取DCS系统中三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块的输入量和输出量；

分别判断三区中模块的输入量和输出量是否不同、模拟量读取模块的输入量和输出量是否不同、开关量读取模块的输入量和输出量是否不同、手自动模块的输入量和输出量是否不同以及首出模块的输入量和输出量是否不同；

当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中的至少一个模块的输入量和输出量不同时，第一判断结果表示是；

当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中所有模块的输入量和输出量均相同时，第一判断结果表示否。

3.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述在判断发生变化的过程量对应的测点状态值不满足预设条件时，判定为测点故障造成的保护误动，具体包括：

判断发生变化的过程量对应的测点是否到达动作值，获得第五判断结果；

若所述第五判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的模拟量测点是否到达保护定值，获得第六判断结果；

若所述第六判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的开关量测点是否到达保护定值，获得第七判断结果；

若所述第七判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点到达定值的时间是否与动作首出时间相同，获得第八判断结果；

若所述第八判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点是否为压力开关、压力测点、温度测点或流量测点，获得第九判断结果；

若所述第九判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联设备是否有缺陷，获得第十判断结果；

若所述第十判断结果表示是、所述第五判断结果表示否、所述第六判断结果表示否或所述第七判断结果表示否，则判定为测点故障造成的保护误动；

若所述第十判断结果表示否，则返回步骤“判断发生变化的过程量对应的测点是否到达动作值，获得第五判断结果”；

若所述第九判断结果表示否，则判定为发生变化的过程量对应的测点所在设备故障造成的保护误动。

4.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因，具体包括：

若测点在保护动作时的炉膛压力小于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压低，并进一步判断送风机是否停止、送风机出口门是否全关、送风机电流是否突然下降或空预器二次风侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

若测点在保护动作时的炉膛压力大于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压高，并进一步判断引风机是否停止、引风机出口门是否全关、引风机电流是否突然下降、烟气挡板门是否关闭、空预器烟气侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

若测点在保护动作时的给水流量小于给水流量阈值，则判定给水流量低，并进一步判断汽动给水泵前置泵是否停止运行、给水泵是否停止、给水泵出口门是否关闭、省煤器入口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

若测点在保护动作时的总风量小于总风量阈值，则判定总风量低，并进一步判断送风机、一次风机、空预器是否停止、送风机、一次风机、空预器进出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

若测点在保护动作时的火检信号消失，则判定炉膛灭火，并进一步判断给煤机是否停止、磨煤机是否停止、磨煤机出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

5.一种基于反向验证的热工保护故障诊断系统，其特征在于，所述诊断系统包括：

数据获取模块，用于获取热工保护动作的首出状态和测点在保护动作时的测量数据；所述首出状态包括动作保护编码和动作保护所在DPU；

第一判断模块，用于读取DCS系统中过程模块的过程量，并判断过程量是否发生变化，获得第一判断结果；

第二判断模块，用于若所述第一判断结果表示是，则判定为保护误动，并判断动作保护所在DPU的工作状态是否正常，获得第二判断结果；

DPU故障判定模块，用于若所述第二判断结果表示否，则判定为DPU故障造成的保护误动；

第三判断模块，用于若所述第二判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点质量码是否正常，获得第三判断结果；

测点故障判定模块，用于若所述第三判断结果表示否，则判定为保护误动，并在判断发生变化的过程量对应的测点状态值不满足预设条件时，判定为测点故障造成的保护误动；

保护动作正常判定模块，用于若所述第三判断结果表示是，则判定保护动作正常，并根据测点在保护动作时的测量数据进行工艺判断，获得保护动作正常的首出原因；

第四判断模块，用于若所述第一判断结果表示否，则判断过程量的质量码是否正常，获得第四判断结果；

测点溯源模块，用于若所述第四判断结果表示否，则从质量码异常的过程量溯源至测点，并将发生变化的过程量对应的测点更新为质量码异常的过程量对应的测点，调用第三判断模块；

调用模块，用于若所述第四判断结果表示是，则将发生变化的过程量对应的测点更新为动作保护编码对应的保护测点，调用第三判断模块。

6.根据权利要求5所述的诊断系统，其特征在于，所述第一判断模块，具体包括：

过程量读取子模块，用于分别读取DCS系统中三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块的输入量和输出量；

比较子模块，用于分别判断三区中模块的输入量和输出量是否不同、模拟量读取模块的输入量和输出量是否不同、开关量读取模块的输入量和输出量是否不同、手自动模块的输入量和输出量是否不同以及首出模块的输入量和输出量是否不同；

第一结果表示子模块，用于当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中的至少一个模块的输入量和输出量不同时，第一判断结果表示是；

第二结果表示子模块，用于当三区中模块、模拟量读取模块、开关量读取模块、手自动模块和首出模块中所有模块的输入量和输出量均相同时，第一判断结果表示否。

7.根据权利要求5所述的诊断系统，其特征在于，所述测点故障判定模块，具体包括：

第五判断子模块，用于判断发生变化的过程量对应的测点是否到达动作值，获得第五判断结果；

第六判断子模块，用于若所述第五判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的模拟量测点是否到达保护定值，获得第六判断结果；

第七判断子模块，用于若所述第六判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联的开关量测点是否到达保护定值，获得第七判断结果；

第八判断子模块，用于若所述第七判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点到达定值的时间是否与动作首出时间相同，获得第八判断结果；

第九判断子模块，用于若所述第八判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点是否为压力开关、压力测点、温度测点或流量测点，获得第九判断结果；

第十判断子模块，用于若所述第九判断结果表示是，则判断发生变化的过程量对应的测点关联设备是否有缺陷，获得第十判断结果；

测点故障判定子模块，用于若所述第十判断结果表示是、所述第五判断结果表示否、所述第六判断结果表示否或所述第七判断结果表示否，则判定为测点故障造成的保护误动；

循环子模块，用于若所述第十判断结果表示否，则调用第五判断子模块；

设备故障判定子模块，用于若所述第九判断结果表示否，则判定为发生变化的过程量对应的测点所在设备故障造成的保护误动。

8.根据权利要求5所述的诊断系统，其特征在于，所述保护动作正常判定模块，具体包括：

炉膛负压低判定子模块，用于若测点在保护动作时的炉膛压力小于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压低，并进一步判断送风机是否停止、送风机出口门是否全关、送风机电流是否突然下降或空预器二次风侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

炉膛负压高判定子模块，用于若测点在保护动作时的炉膛压力大于炉膛压力阈值，则判定炉膛负压高，并进一步判断引风机是否停止、引风机出口门是否全关、引风机电流是否突然下降、烟气挡板门是否关闭、空预器烟气侧挡板门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

给水流量低判定子模块，用于若测点在保护动作时的给水流量小于给水流量阈值，则判定给水流量低，并进一步判断汽动给水泵前置泵是否停止运行、给水泵是否停止、给水泵出口门是否关闭、省煤器入口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

总风量低判定子模块，用于若测点在保护动作时的总风量小于总风量阈值，则判定总风量低，并进一步判断送风机、一次风机、空预器是否停止、送风机、一次风机、空预器进出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因；

炉膛灭火判定子模块，用于若测点在保护动作时的火检信号消失，则判定炉膛灭火，并进一步判断给煤机是否停止、磨煤机是否停止、磨煤机出口门是否关闭，将判断结果为是的情况作为保护动作正常的首出原因。

9.一种自检方法，其特征在于，所述自检方法用于权利要求5-8任一项所述的基于反向验证的热工保护故障诊断系统，所述自检方法包括：

将导致火电厂整体停运的设备保护系统确定为主要保护，只能导致自身停运的设备保护系统确定为次要保护，并设置主要保护和次要保护的测点；

从所述热工保护故障诊断系统中提取主要保护的测点名称；

当测点名称的前缀大于或等于三个时，判定主要保护测点设计符合反措要求；

当测点名称的前缀小于三个时，判定主要保护测点设计不符合反措要求；

当主要保护的测点所在的卡件地址不只一个时，判定测点布置符合分散布置规范要求；

当主要保护的测点所在的卡件地址为一个时，判定测点布置不符合分散布置规范要求；

当次要保护的测点质量码在自动或未强制状态时，判定保护正常投入；

当次要保护的测点质量码在手动或强制状态时，判定保护未投入。

10.根据权利要求9所述的自检方法，其特征在于，所述当次要保护的测点质量码在手动或强制状态时，判定保护未投入，之后还包括：

利用公式

实时计算保护投入率；

其中，λ表示保护投入率，m表示当前投入保护的数量，M表示总保护的数量。

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