提高電廠DCS系統(tǒng)可靠性的研究

摘 要：DCS系統(tǒng)技術(shù)（即Distributed Control System）分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)。分布式控制系統(tǒng)是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)的新型PC控制系統(tǒng)，并在集中式控制系統(tǒng)上演變發(fā)展而來(lái)的集散控制系統(tǒng)。它通過(guò)計(jì)算機(jī)、通訊、屏顯技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、控制和保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。電廠DCS系統(tǒng)具有功能分散、風(fēng)險(xiǎn)分散和數(shù)據(jù)共享的特點(diǎn)，這對(duì)電廠DCS系統(tǒng)的可靠性提供著切實(shí)的保障。隨著電廠自動(dòng)化水平的提高，DCS系統(tǒng)作為現(xiàn)代化電廠的標(biāo)準(zhǔn)模式出現(xiàn)。除了在熱力系統(tǒng)、控制和聯(lián)鎖保護(hù)等方面，電廠的發(fā)電機(jī)組、變壓器組等也開(kāi)始使用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能。DCS系統(tǒng)作為電廠的中樞神經(jīng)以其系統(tǒng)，提高其安全性、可靠性對(duì)電廠機(jī)組的安穩(wěn)運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，本文將對(duì)如何采取有效手段來(lái)提升電廠DCS系統(tǒng)的可靠性的研究作出探討。

關(guān)鍵詞：電廠，DCS系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)選型，抗干擾性

電廠DCS系統(tǒng)因?yàn)槠浒踩浴⒖煽啃院涂垢蓴_性在國(guó)內(nèi)電廠中的到廣泛運(yùn)用，它的這些特點(diǎn)直接關(guān)乎到電廠能否進(jìn)行高效發(fā)電甚至安全運(yùn)行。如何進(jìn)一步提升電廠DCS系統(tǒng)的安全性、可靠性和抗干擾性成為設(shè)計(jì)人員和電廠工作人員們的重點(diǎn)關(guān)注方向。干擾源可根據(jù)產(chǎn)生原因、傳播和對(duì)設(shè)備的影響進(jìn)行分類，可通過(guò)情況的不同，提出對(duì)于提高抗干擾性、電廠DCS系統(tǒng)可靠性的不同措施，保障電力網(wǎng)絡(luò)安全、可靠的運(yùn)行。

1電廠DCS系統(tǒng)選型及配置

在新建機(jī)組或是老舊機(jī)組的電廠DCS系統(tǒng)改造上需要考慮高性價(jià)比的問(wèn)題，對(duì)價(jià)格暫且不論，下面將通過(guò)電廠DCS系統(tǒng)選型上來(lái)提高它的可靠性。

通過(guò)成套的控制系統(tǒng)在類似的實(shí)驗(yàn)機(jī)組上優(yōu)先投運(yùn)，這樣可以對(duì)其DCS的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)了解DSC系統(tǒng)在不同電廠的使用情況，分析其中的技術(shù)指標(biāo)和重大問(wèn)題，以便對(duì)比取舍。

提高電廠DCS系統(tǒng)硬件的可靠性，電子元件和模件卡板需要成熟的開(kāi)發(fā)技術(shù)并顧及其使用功能。DPU要有足夠的運(yùn)算、存儲(chǔ)能力，I/O卡件能夠抗干擾和隔離。

通過(guò)控制系統(tǒng)的冗余技術(shù)獎(jiǎng)各種模塊做到冗余、分散，提高DCS系統(tǒng)的可靠性，將因設(shè)備穩(wěn)定性所會(huì)引發(fā)的問(wèn)題降到最小。電廠DCS系統(tǒng)中DPU、網(wǎng)絡(luò)通訊卡必須冗余，剩下的設(shè)備則需要有無(wú)干擾切換的能力。這能將故障控制在極小的范圍內(nèi)，防止故障擴(kuò)散，保證整個(gè)機(jī)組，甚至整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的安穩(wěn)運(yùn)行。A網(wǎng)和B網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也都要做到冗余。

DPU需要更高的對(duì)數(shù)，以便控制分散；I/O卡件數(shù)量需要合理，不能過(guò)多也不能過(guò)少。既要避免重復(fù)信號(hào)的過(guò)度集中，也要確保有適量的冗余量，如需要將重要輔機(jī)布置在不同的DPU中；無(wú)法將重要輔機(jī)布置在同一DPU的，需要分兩個(gè)卡箱完成布置任務(wù)。

2電廠DCS系統(tǒng)抗干擾措施

2.1隔離

隔離可以分為電源隔離和信號(hào)電纜的隔離。

電源隔離：通過(guò)在供電線路設(shè)隔離變壓器，對(duì)高頻干擾型號(hào)進(jìn)行隔離。

信號(hào)電纜的隔離：不同的信號(hào)運(yùn)用不同的電纜，強(qiáng)、弱信號(hào)的電纜不能混用，信號(hào)電纜與電力電纜應(yīng)隔離較遠(yuǎn)鋪設(shè)和避免平行鋪設(shè)，防止信號(hào)互相影響。

2.2屏蔽

在磁場(chǎng)屏蔽和電場(chǎng)屏蔽中，可通過(guò)抑制干擾源，使其不越出區(qū)域或是防止外來(lái)輻射進(jìn)入，保護(hù)易受干擾的通道。

在鋪設(shè)信號(hào)電纜和電力電纜時(shí)，對(duì)地屏蔽鋼制導(dǎo)管穿線。通過(guò)金屬板的屏蔽信號(hào)的效果，將220V電源線、信號(hào)線電纜隔離。由于鋼制導(dǎo)管和線纜具有靜電屏蔽能力和電磁屏蔽能力，所以它擁有者優(yōu)良的抗干擾效果。對(duì)于不同電壓的直流、交流電纜，不同用途的信號(hào)電纜，其抗屏蔽性能各不相同。

2.3接地

要想保證電廠DCS系統(tǒng)安全、可靠、抗干擾的運(yùn)行，首先要保證的就是準(zhǔn)確合理的接地，這是電廠DCS系統(tǒng)通信通暢的重要前提。不正確的接地方式不僅會(huì)引發(fā)干擾，甚至影響電廠DCS的正常運(yùn)行工作。設(shè)計(jì)一套考慮周密、合理的電廠DCS系統(tǒng)措施急需出現(xiàn)。

對(duì)于接地網(wǎng)盡量進(jìn)行統(tǒng)一化處理，將所有接地網(wǎng)與接地點(diǎn)互聯(lián)，同時(shí)盡可能避免增大接地網(wǎng)與接地點(diǎn)見(jiàn)得距離。滿足接地電阻條件，是DCS系統(tǒng)完成“一點(diǎn)接地”的要求。

通過(guò)屏蔽電纜將信號(hào)線信號(hào)屏蔽，并接入地下。應(yīng)用單點(diǎn)借地法，將信號(hào)線屏蔽層接頭接入地下。在接頭屏蔽層裸露處，將屏蔽層妥善連接，并用絕緣帶包好。

3電廠DCS系統(tǒng)運(yùn)行可靠性常見(jiàn)影響因素

3.1電廠DCS系統(tǒng)的選用和電廠的實(shí)際生產(chǎn)需要不適應(yīng)

通過(guò)合理有效的方式拓寬電廠DCS系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，科研人員相繼開(kāi)發(fā)了大量不同類型的電廠DCS操作系統(tǒng)，在很大程度上滿足了不同產(chǎn)品和不同生產(chǎn)規(guī)模的電廠需要。不同的電廠DCS系統(tǒng)運(yùn)用在相應(yīng)規(guī)模的生產(chǎn)產(chǎn)品中，可以在很大程度上提升電廠DCS系統(tǒng)的可靠性和效率，然而，當(dāng)電廠DCS系統(tǒng)與所運(yùn)用的規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品不匹配時(shí)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法滿足實(shí)際要求或是超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電廠DCS系統(tǒng)的可靠性和效率會(huì)大幅降低甚至嚴(yán)重?fù)p害設(shè)備壽命，并引發(fā)電廠DCS系統(tǒng)混亂，導(dǎo)致生產(chǎn)事故發(fā)生。

3.2電廠OT系統(tǒng)運(yùn)行故障問(wèn)題

作為電廠DCS系統(tǒng)核心構(gòu)件的OT系統(tǒng)在顯示運(yùn)轉(zhuǎn)信息，控制運(yùn)行商有著至關(guān)重要的作用。但在大負(fù)荷工作下，設(shè)備本身也存在著一些毛病和問(wèn)題，工人亦有可能發(fā)生違規(guī)操作，這就很容易導(dǎo)致OT系統(tǒng)出現(xiàn)各種各樣的故障，進(jìn)一步影響著電廠DCS系統(tǒng)的可靠性。

3.3電廠AP系統(tǒng)故障和操作控制網(wǎng)絡(luò)故障

AP系統(tǒng)信號(hào)色為紅色時(shí)，即為設(shè)備出現(xiàn)勿動(dòng)，典型AP系統(tǒng)工作異常。AP系統(tǒng)相當(dāng)于電廠DCS系統(tǒng)的神經(jīng)末梢，對(duì)信息的控制和反饋有著重要作用。假如AP系統(tǒng)出現(xiàn)異常，會(huì)導(dǎo)致中央處理器無(wú)法發(fā)出指令的狀況發(fā)生，進(jìn)一步影響著電廠DCS系統(tǒng)的可靠性。

4提高電廠DCS系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的一些對(duì)策探討

4.1合理選型

選擇電廠DCS系統(tǒng)型號(hào)非常重要，對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品和生產(chǎn)規(guī)模要有所了解，從而制定出科學(xué)合理、參考性強(qiáng)的電廠DCS系統(tǒng)選型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)該選型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，了解DCS系統(tǒng)的組成和功能特點(diǎn)，找出相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)和設(shè)備。

4.2建立系統(tǒng)日常巡檢制度

建立嚴(yán)格的電廠DCS系統(tǒng)日常巡檢制度并嚴(yán)格執(zhí)行，才能將電廠DCS系統(tǒng)控制存在的問(wèn)題及早發(fā)現(xiàn)處理，避免整個(gè)電廠DCS系統(tǒng)的癱瘓。相關(guān)責(zé)任部門應(yīng)將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，做事前預(yù)測(cè)，事中控制，事后跟蹤的巡檢制度，避免事后推諉、扯皮的事情發(fā)生。

4.3增強(qiáng)系統(tǒng)的保養(yǎng)與維修意識(shí)淡薄

電廠DCS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，造成的損失將是難以估量的。所以，對(duì)于提高電廠DCS系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，應(yīng)從增強(qiáng)電廠員工的保養(yǎng)與維修意識(shí)做起。電廠的工作人員通常對(duì)于電廠DCS系統(tǒng)保養(yǎng)與維修意識(shí)淡薄，在很多情況下甚至是不維修、不保養(yǎng)。因此，加強(qiáng)電廠DCS系統(tǒng)的保養(yǎng)與維修意識(shí)，使系統(tǒng)維護(hù)制度化和常態(tài)化。

4.4確定合理的檢修策略和工作流程

不同類型、規(guī)模的電廠因?yàn)樯a(chǎn)產(chǎn)品和生產(chǎn)規(guī)模的不同，所用的電廠DCS系統(tǒng)也不盡相同，這就需要我們自定最為合適的檢修策略和工作流程。力求所有檢修策略合理有效，不可盲目的憑借主要意識(shí)決定檢修策略，而是要從實(shí)際出發(fā)，具體情況具體分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和環(huán)境的不同制定不同的檢修策略并編制相應(yīng)的工作流程，以取得最佳工作效果。

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作者簡(jiǎn)介：

王凱（1985.1.9——）男，漢族，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，本科，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在黑河市熱電廠主要從事電氣運(yùn)行及管理工作。