电厂DCS系统故障分析及应急管理

电厂DCS系统故障分析及应急管理

张恒2,董梁

中国联合工程有限公司浙江杭州310052

摘要：电厂DCS系统的应用，能够极大的提高电厂的运行效率，为提升电厂的稳定运行、提高电厂的经济效益提供更高水平的技术支持。由于DCS在电厂的应用时间较短，各方面的控制技术还存在一定的不完善之处，在实际运行过程中会产生一定的系统故障，做好系统故障的分析，并以此制定科学的应急管理措施具有重要的意义。

关键词：电厂DCS系统；故障分析；应急管理

DCS是分散控制系统（distributedcontrolsystems）的简称，其运行原理是在准确采集电厂逻辑系统中的运行数据，并在数据分析和判断的基础上对其所控制的环节发出正确的控制指令，从而极大的提高电厂的运行效率。DCS系统的运用，是智能化系统在电厂生产环节在的重要应用形式之一，也是电厂进行智能化控制的核心部分。

1、电厂DCS系统的组成部分和应用优势

近些年来随着DCS系统的不断完善和智能化运行水平的不断提高，其在电厂中的应用范围也不断提升。就常规的设计方案而言，电厂DCS系统主要包括以下几个组成部分：模拟量控制系统（MCS）、逻辑控制系统（SCS）、锅炉安全监控系统（FSSS）、机组数据监测系统（DAS）等。由于DCS系统在结构设计上综合了分散仪表控制和集中式计算机控制系统的综合优势，从而使得其在电厂运行过程中具有各种应用优势，首先DCS系统的通用性比较轻，系统组合方式比较灵活，控制功能比较完善，能够根据电厂运行的实际需要设计不同的运行方案；其次在DCS系统应用过程中安装比较便利，调试方便，操作界面能够集中显示并且比较直观，极大的方便了技术人员的操作；最后是在引入DCS系统的情况下，能够提升电厂生产的自动化水平和安全管理水平，降低企业综合能耗，创造出极佳的经济效益和社会效益。

2、电厂DCS系统常见故障分析

依照电厂DCS系统的组成部分和故障发生的影响因素来区分，可以将其故障分为硬件故障、软件故障、通信故障和人为故障等四个方面。这些故障产生的原因和带来的后果各不相同，因此在实际运行过程中，必须依靠相应的技术手段进行深入分析，从而确保电厂系统的稳定运行。

2.1硬件系统故障

硬件系统的故障较多的出现在两个位置：I/O卡件故障和DPU故障。其中I/O卡件故障包括通道故障、接线错误和强电破坏等不同形式，而DPU故障的形式包括DPU脱网、无法正常切换，自行初始化或者不能初始化等[2]。DPU产生故障的原因是多方面的，在相关部件损坏、下机位程序不正常、芯片不兼容、负载过大的情况下，都会出现对应的故障，从而使系统无法正常运行。

2.2软件系统故障

DCS系统的软件分为系统软件和应用软件两个组成部分，其中系统软件是在系统安装过程中就预先设定好的，在系统运行中如果系统软件出现bug，不仅会造成系统运行的停滞和数据错乱，在严重的情况下甚至还会造成系统出现死机或者停机的状况。而应用软件的编写则是由使用者根据系统控制的要求自行编写完成的，如果编写程序语言出现错误就会使程序运行出现错误，有时还会发出错误的指令，从而影响电厂系统的正常运行。

2.3通信故障

由于电厂作业过程中运行的移动设备较多，环节比较复杂，整体作业环境差，在某些意外情况下会产生通信故障。通信故障又被分为就地总线故障和节点总线故障两种形式[3]，总线所连接的设备一般与生产过程的关系都比较密切，在出现故障时会导致整体系统无法运行。

2.4人为故障

虽然DCS系统的运行是建立在自动化控制和智能化技术应用基础之上的，但是在其运行过程中依然离不开人为操作和维护过程。在这些操作环节中由于工作人员思想水平和专业技能等方面的原因，会出现操作错误或者严重不当等情况，进而使整个系统运行出现问题。

3、电厂DCS系统故障的管理措施

3.1硬件故障的管理措施

硬件故障的出现具有较强的偶然性，并且对其发生的位置不容易测定，因此在日常运行过程中必须严格按照系统运行的规范要求设定硬件的运行环境，对于一些特殊场合的运行设备，要做好防静电和接地处理，防止因细节处理不足而造成安全隐患。在系统运行过程中，要不断强化管理措施，禁止非相关人员在不必要的情况下切换主机和从机的DPU，禁止在处于运行状态中的硬件附近使用大功率的无线电设备。对于一些比较较为重要的硬件设备，要提高配置水平并准备好应急备件，在出现意外情形时，能够在第一时间内对损坏的硬件进行处理。此外在机组经过长时期的运行之后，设备会产生不同程度的老化现象，对外界的抗干扰能力也会同步下降，在这种情况下，必须依托完善的管理制度，做好老化设备的更换工作。

3.2软件故障的管理措施

避免软件运行发生故障一般可以从两个方面入手，其一是做好软件系统的运行监测工作，随着智能化水平应用技术的不断提高，在软件系统投入使用之前，可以建立对应的模拟运行环境，从而提前检测出软件编程中的BUG。其二是在软件系统运行中要安装配套的正版杀毒软件并且及时将杀毒软件进行升级。在软件系统已经发生故障的情况下，必须要由专人进行处理，防止软件故障进一步扩大化。

3.3通信故障的应急管理

在设计通信线路时，需要对设备的连接点进行科学处理，减少外界物理因素对通信系统所造成的影响，在进行设备拆装工作时，需要将总线分支进行合理安排，减少其对总线正常运行所造成的影响。对于比较重要的总线，需要采用双线设置的方式，避免由于线路故障对整体系统产生的影响。同时在日常管理中，需要强化相关人员的安全管理意识，减少因人为误操作所带来的影响。

3.4人为故障的应急措施

减少人为故障需要强化三个方面的应急措施：一是要加强制度建设，通过建立高效的奖惩制度和日常培训管理，不断提供操作人员的安全管理意识，对于避免重大事故的员工要及时予以奖励，对于在操作过程中出现的不当行为甚至导致重大损失的人员，必须依照管理规定进行严肃处理。二是在工作开展的过程中，要及时开展多种形式的培训工作。由于计算机技术的发展水平比较快，不同的系统之间操作方式有很大差别，在系统运行过程中，一定要避免出现习惯操作的情况，而是严格按照不同的规范要求进行操作。三是要贯穿全员管理的意识，在系统部分环节出现异常情况时，要能够及时对故障性质进行识别并第一时间联系维护人员进行处理，同时要做好现场监控工作，在异常情况的范围不断扩大时，要立即进行相关操作以保证整个机组的安全。

4、结束语

随着我国电力行业的发展进行新的历史阶段，DCS系统统在电厂运行中的应用范围愈加广泛，其所覆盖的环节越来越多，在发生系统故障的情况下，对电厂的整体运行产生的影响越来越大。在这种情况下，电厂在进行DCS系统的管理过程中，必须从本系统运行的实际情况出发，制定出合理的管理措施和应急管理方案，不断提高整体管理水平，从而确保在发生系统故障的情况下，能够得到快速准确的处理，以减少对电厂运行所带来的危害。

参考文献：

[1]王培冉.电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施探微[J].山东工业技术，2019（13）：172.

[2]赵晓亮.火力电厂DCS控制技术研究现状及发展趋势[J].机械管理开发，2018，33（07）：242+255.

[3]赵鹏.解析电厂DCS控制系统与现场总线控制系统（FCS）的应用问题[J].山东工业技术，2016（20）：199.