关于发电厂DCS系统常见故障的分析与研究

【摘 要】 DCS系统近年来在发电厂应用越来越广泛，但DCS系统常见故障使机组运行的安全性和经济性受到较大影响，因此，必须对其加以充分认识。本文对发电厂DCS系统常见故障进行了分析，并提出了相应的防范措施。

【关键词】 发电厂 DCS系统 常见故障

分散控制系统（distributed control system，DCS）是一种对生产过程进行集中监视和操作的控制系统，由两个以上过程采集站组成，其中每个采集站都应用微处理器，采集站分散到各部分工艺流程中对其数据进行采集和控制，同时所采集的数据信息通过数据通信系统与中央控制室各监控操作站联网[1]。分散控制系统由于具有可靠性高、功能强大、配置灵活等特点，在电厂热控制系统中应用较为广泛。通过应用分散控制系统，能使电厂热控制系统实现分散控制、集中管理。分散控制系统与既往使用的热工控制系统相比，具有显著优势，但是也存在一些不可避免的故障问题，对系统的安全与可靠性造成一定程度的影响。从故障性质来看，大概有人为故障和设备故障两大类。分散控制系统常见故障的后果是一方面使操作维护人员的工作量增加，另一方面对机组的安全性和经济性也会造成严重影响[2]，因此，必须对其加以充分认识。

1 发电厂DCS系统常见故障

1.1 网络通讯类故障

网络通讯类故障在发电厂DCS系统故障中较为常见，主要有节点总线故障、就地总线故障和地址标志错误。首先，节点总线故障，由于总线的干线上任何一个节点出现故障，都会导致总线上所有站和它的子设备都会出现通讯故障，虽然采用双路冗余配置的方式，能减少节点总线故障问题，但是不能从源头上将该问题完全解决。其次，就地总线故障，一方面由于就地总线的特殊性，其工作环境极为恶劣，且较容易受到检修人员的误动而使故障频发；另一方面总线本身也会因为各种原因而造成通讯类故障。再次，就地组件和总线接口都有可能出现地址标识错误，从而使网络通讯出现紊乱的状况[3]。

1.2 硬件故障

DCS系统中的各个硬件功能有所不同，以硬件功能为依据，DCS系统硬件故障主要有人机接口故障和过程通道故障两大类。人机接口故障主要是实现人机联系功能硬件出现故障，如工程师站故障、操作员站故障、键盘故障、鼠标故障等。过程通道故障主要是指就地总线故障、I/O通道故障等。人机接口一般由多个功能硬件共同组成，往往某一个硬件出现故障，将会波及整个系统的监控操作。而过程通道故障往往对监控和检测功能造成较大影响，而且一旦出现故障，造成的后果更为恶劣。

1.3 人为故障

对于DCS系统来说，由于受到人为因素的影响，主要是在对DCS系统进行维护检修时往往出现人为误操作现象，从而使系统出现故障，这种故障最容易产生在系统控制逻辑进行修改、系统软件下装、设备重启、保护信号等操作。人为故障的出现对系统具有较大影响，即便人为故障不是很严重，也会使部分测点、设备出现异常状况，如果故障较为严重，则会导致机组设备停运。在使用DCS的发电厂里，人为误操作在诸多故障中占据较大比例，应该予以足够的重视[4]。

2 发电厂DCS系统常见故障防范措施

2.1 网络通讯类故障防范措施

首先，节点总线故障防范措施，要使节点总线故障得以解决，最有效的方法是从防止总线接触不良或开路来入手，在节点总线的布置方式上选取FOXI/A系统的节点总线布置方式，同时要制定同轴电缆检查与更换管理制度，在通讯受到影响之前对其进行更换处理。其次，就地总线故障防范措施，妥善处理就地总线与就地设备连接点，在对设备进行拆装时，要避免对总线运行造成影响，同时就地总线的配置应采用双路冗余的配置方式。再次，地址标识错误防范措施，在系统扩展时，应在系统停运后进行，增减组件时，也需要将系统停运，并将组态情况向网络发布。

2.2 硬件故障防范措施

硬件故障分为人机接口故障和过程通道故障两大类。人机接口故障防范措施：球标操作故障时，可对内部机械装置进行更换，同时加强对电缆插座进行检查；控制操作失效时，在过程通道正常运行时，需要对操作员站进行仔细检查，通过重启或初始化操作员站来解除故障；薄膜键盘故障时，要针对薄膜键盘组态错误、启动不完整等不同情况进行处理；打印机不工作时，应重新检查打印机的设置，对其硬件进行检查，并采取针对性措施。过程通道故障防范措施：I/O卡件故障时，应对I/O卡件进行及时检查，并及时更换故障I/O卡件。一次元件或控制设备故障时，应加强对异常参数的注意，并采取相应措施进行解决。对于硬件故障的防范，还需要严格按照系统检修、维护管理要求来进行，故障产生后，要及时处理，防止故障范围扩大。

2.3 人为故障防范措施

要防止人为故障，就要根据发电厂实际情况制定符合实际情况的监护和批准制度，加强管理，杜绝人为故障发生。通过制定DCS管理制度、软件修改管理制度等使人为误操作故障得到有效解决。对于主要保护的解投型式应采用硬切换开关，使保护误动的情况得到解决；对于辅机保护，其状态的强制应采用图形化操作，从而避免人为误操作的发生；对于软件及数据库，则应加强软件备份和管理工作[5]。此外，要加强对检修人员的培训，提高检修人员的专业技术素质。

3 结语

随着发电厂的发展，DCS系统应用越来越广泛，然而DCS系统常见故障使机组运行的安全性和可靠性受到较大影响，通过对DCS系统常见故障的充分认识，并采取具有针对性的措施，能有效减少或避免DCS系统故障发生，从而使发电厂实现良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]李明柱，阮燕骁，张希洧等.基于XDPS平台的火电厂辅网DCS控制设计应用[J].内蒙古电力技术，2011，29（3）：169-172.

[2]谢炜，宋益纯，王林等.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].山东电力高等专科学校学报，2010，6（2）：233-235

[3]中华人民共和国电力行业标准.DL/T774—2001，火力发电厂分散控制系统运行检修导则[M].北京：中国电力出版社，2012，6（2）：122-125.

[4]刘一福，吕峰，刘晓军.DCS网络和控制器故障的分析及防范[J].电力安全技术，2010，8（5）：133-135.

[5]谢炜，宋益纯，王林.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].山东电力高等专科学校学报，2012，6（2）：106-109.

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