DCS 系統(tǒng)保護(hù)的應(yīng)用與故障分析

黃有國

(山西省電力建設(shè)四公司，山西太原 030012)

0 引言

熱控系統(tǒng)作為火電機(jī)組中最為重要的保護(hù)系統(tǒng)之一，越來越不可或缺，隨著近幾年來百萬機(jī)組的建設(shè)數(shù)量增多，熱控保護(hù)的穩(wěn)定運(yùn)行更是作為機(jī)組長期、安全、高效運(yùn)行的重中之重。近年來DCS系統(tǒng)硬件的發(fā)展也給熱控保護(hù)的發(fā)展奠定了提高的基礎(chǔ)，對(duì)于從前希望能達(dá)到的邏輯保護(hù)而受設(shè)備制約無法實(shí)現(xiàn)的功能，由于硬件的提高如今也能基本變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。雖然自動(dòng)化程度越高，功能越多，但是仍然會(huì)有故障出現(xiàn)。所以，對(duì)于如何避免并解決這些情況，就需要更加深入了解、掌握DCS系統(tǒng)。下面我們就來談?wù)凞CS系統(tǒng)。

1 DCS系統(tǒng)合理配置

1)DCS系統(tǒng)采用雙路獨(dú)立UPS供電，拋棄了以前的傳統(tǒng)供電方式，使供電更加可靠。2)DCS系統(tǒng)配置容量滿足《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)驗(yàn)收測試規(guī)程》的要求。3)保護(hù)信號(hào)大量采用硬接線形式，不是通過網(wǎng)絡(luò)通訊的，保證了信號(hào)的可靠性。4)重要保護(hù)信號(hào)必須采取“三取二”的方式，拒絕單點(diǎn)采用保護(hù)，這就大大增強(qiáng)了信號(hào)。

2 DCS系統(tǒng)的組成及技術(shù)特征

1)DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信，它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有元件間提供通信通道，因而數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了系統(tǒng)的安全性和靈活性。

2)DCS是控制(工程師站)，操作(操作員站)，現(xiàn)場儀表(現(xiàn)場測控站)的3級(jí)結(jié)構(gòu)。主要由上位機(jī)，下位機(jī)，I/O模件，繼電器柜，系統(tǒng)電源柜，數(shù)據(jù)高速公路和數(shù)字交換機(jī)等部件組成。

3)DCS系統(tǒng)是封閉式的系統(tǒng)，并且它的信息全部都是由二進(jìn)制或模擬信號(hào)所形成的，必須有D/A與A/D轉(zhuǎn)換。

4)DCS可以控制和監(jiān)視工藝全過程，對(duì)自身進(jìn)行診斷，維護(hù)和組態(tài)。但是也有自身的缺陷，它的信號(hào)沿用傳統(tǒng)模擬信號(hào)導(dǎo)致它無法在DCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場儀表進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控診斷，維護(hù)和組態(tài)。

5)現(xiàn)在最新DCS系統(tǒng)的裝置主要優(yōu)點(diǎn)在于:a．硬接線控制邏輯電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)間隔內(nèi)設(shè)備的操作控制;b．分層分布式硬件和軟件體系結(jié)構(gòu);c．成熟的保護(hù)軟件技術(shù);d．事件順序記錄;e．CAN2．0B的總線網(wǎng)絡(luò)接口。

3 熱工保護(hù)系統(tǒng)常見故障及分析

3．1 DCS設(shè)備及程序問題

DCS系統(tǒng)的更新和升級(jí)，在遠(yuǎn)程站增加的DCS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸和指令操作方面常出現(xiàn)主控操作命令已下，遠(yuǎn)程站沒收到或指令錯(cuò)誤的現(xiàn)象。主要原因是就地設(shè)備與主控設(shè)備銜接不好或者設(shè)備軟件程序兼容問題所引起的。

3．2 DCS電源問題

近幾年在DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加了電源故障，其主要原因是由于負(fù)荷小的開關(guān)沒有保護(hù)和位置反饋，在負(fù)荷突變或其他外在原因影響的情況下開關(guān)斷電，系統(tǒng)并不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)的原因主要由于設(shè)備問題及負(fù)荷變化大造成的。

3．3 熱控元件故障

因熱控元件故障誤發(fā)信號(hào)而造成的主機(jī)、輔機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、柜動(dòng)的動(dòng)作較多。主因是元件老化，質(zhì)量不可靠，單元件工作。

3．4 人為故障

人為因素引起的保護(hù)誤動(dòng)主要是調(diào)試人員在接線及拆線時(shí)疏忽大意，沒能確認(rèn)端子的準(zhǔn)確位置，導(dǎo)致接線錯(cuò)誤或拆線錯(cuò)誤而造成的。

3．5 干擾問題

DCS系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)傳輸用4-20 mA或mV等弱信號(hào)，這種信號(hào)受到強(qiáng)磁場環(huán)境干擾。其主要原因是由于附近有強(qiáng)電壓或強(qiáng)電流的作用。其解決辦法主要是對(duì)DCS系統(tǒng)的接地位置和接地電纜路徑嚴(yán)格要求，電纜路徑避開強(qiáng)電壓、大電流的環(huán)境;接地樁附近不允許有高壓設(shè)備的接地裝置，防止受其干擾。

4 故障應(yīng)對(duì)措施及對(duì)策

1)增強(qiáng)信號(hào)的冗余。2)盡量采取技術(shù)成熟，可靠的元件。3)保護(hù)邏輯組態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。4)升級(jí)DCS系統(tǒng)硬件及軟件。5)在施工階段加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的檢查力度，做到一絲不茍，嚴(yán)抓嚴(yán)管。6)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高熱控人員的技術(shù)水平和故障處理能力。

圖1 原設(shè)計(jì)110 V DC電源連接圖

5 機(jī)組高標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試

1)調(diào)試單位各專業(yè)協(xié)同作戰(zhàn)，共同專研DCS系統(tǒng)保護(hù)和邏輯，當(dāng)有分歧時(shí)應(yīng)共同討論，調(diào)試單位下發(fā)調(diào)試聯(lián)絡(luò)單，最后形成閉環(huán)解決問題。2)熱工保護(hù)聯(lián)鎖傳動(dòng)均采用去就地用信號(hào)源加實(shí)際信號(hào)的形式，實(shí)現(xiàn)信號(hào)和系統(tǒng)的聯(lián)系，使保護(hù)更加可靠。3)要重視DCS系統(tǒng)相連及周圍系統(tǒng)的調(diào)試。例如熱控直流電源配電柜，原設(shè)計(jì)采用四個(gè)二極管把兩路110 V DC電源并在一起(見圖1)。

110 V DC電源主要負(fù)載有MFT機(jī)柜電源、汽輪機(jī)四個(gè)AST電磁閥和汽輪機(jī)兩個(gè)OPC電磁閥等，經(jīng)各單位討論決定，把兩路直流110 V DC電源徹底分開，取消四個(gè)隔離二極管，因MFT硬回路設(shè)計(jì)為兩路直流110 V DC供電。相應(yīng)的MFT機(jī)柜和OPC電磁閥分別供電，而AST1和AST3電磁閥由一路供電，AST2和AST4電磁閥由另一路供電，這樣就大大增加了電磁閥的動(dòng)作可靠性。

6 結(jié)語

時(shí)代總是在進(jìn)步的，隨著不斷有新的硬件和軟件的更新和出現(xiàn)，DCS系統(tǒng)將變得更加完善、更加智能。它的安全性和可靠性也會(huì)越來越高，不過要擁有萬無一失的可靠是不大可能的。仍然會(huì)有故障出現(xiàn)的，絕對(duì)的可靠是不存在的。所以，在出現(xiàn)問題的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并處理，進(jìn)行分析判斷，防止問題再次出現(xiàn)是我們所追求的目標(biāo)。這就要求我們對(duì)設(shè)備的認(rèn)識(shí)上要有高度，有深度，有廣度，分析問題才能及時(shí)、準(zhǔn)確，處理問題才能藥到病除，從而才能使機(jī)組安全可靠地運(yùn)行，這才是我們所為之奮斗的目標(biāo)。