DCS 系統保護的應用與故障分析

黃有國

(山西省電力建設四公司，山西太原 030012)

0 引言

熱控系統作為火電機組中最為重要的保護系統之一，越來越不可或缺，隨著近幾年來百萬機組的建設數量增多，熱控保護的穩定運行更是作為機組長期、安全、高效運行的重中之重。近年來DCS系統硬件的發展也給熱控保護的發展奠定了提高的基礎，對于從前希望能達到的邏輯保護而受設備制約無法實現的功能，由于硬件的提高如今也能基本變為現實。雖然自動化程度越高，功能越多，但是仍然會有故障出現。所以，對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。下面我們就來談談DCS系統。

1 DCS系統合理配置

1)DCS系統采用雙路獨立UPS供電，拋棄了以前的傳統供電方式，使供電更加可靠。2)DCS系統配置容量滿足《火力發電廠分散控制系統驗收測試規程》的要求。3)保護信號大量采用硬接線形式，不是通過網絡通訊的，保證了信號的可靠性。4)重要保護信號必須采取“三取二”的方式，拒絕單點采用保護，這就大大增強了信號。

2 DCS系統的組成及技術特征

1)DCS系統的關鍵是通信，它的任務是為系統所有元件間提供通信通道，因而數據公路自身的設計就決定了系統的安全性和靈活性。

2)DCS是控制(工程師站)，操作(操作員站)，現場儀表(現場測控站)的3級結構。主要由上位機，下位機，I/O模件，繼電器柜，系統電源柜，數據高速公路和數字交換機等部件組成。

3)DCS系統是封閉式的系統，并且它的信息全部都是由二進制或模擬信號所形成的，必須有D/A與A/D轉換。

4)DCS可以控制和監視工藝全過程，對自身進行診斷，維護和組態。但是也有自身的缺陷，它的信號沿用傳統模擬信號導致它無法在DCS工程師站上對現場儀表進行遠方遙控診斷，維護和組態。

5)現在最新DCS系統的裝置主要優點在于:a．硬接線控制邏輯電路，實現對間隔內設備的操作控制;b．分層分布式硬件和軟件體系結構;c．成熟的保護軟件技術;d．事件順序記錄;e．CAN2．0B的總線網絡接口。

3 熱工保護系統常見故障及分析

3．1 DCS設備及程序問題

DCS系統的更新和升級，在遠程站增加的DCS系統在數據傳輸和指令操作方面常出現主控操作命令已下，遠程站沒收到或指令錯誤的現象。主要原因是就地設備與主控設備銜接不好或者設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系統設計增加了電源故障，其主要原因是由于負荷小的開關沒有保護和位置反饋，在負荷突變或其他外在原因影響的情況下開關斷電，系統并不能及時發現，出現的原因主要由于設備問題及負荷變化大造成的。

3．3 熱控元件故障

因熱控元件故障誤發信號而造成的主機、輔機保護誤動、柜動的動作較多。主因是元件老化，質量不可靠，單元件工作。

3．4 人為故障

人為因素引起的保護誤動主要是調試人員在接線及拆線時疏忽大意，沒能確認端子的準確位置，導致接線錯誤或拆線錯誤而造成的。

3．5 干擾問題

DCS系統主要數據傳輸用4-20 mA或mV等弱信號，這種信號受到強磁場環境干擾。其主要原因是由于附近有強電壓或強電流的作用。其解決辦法主要是對DCS系統的接地位置和接地電纜路徑嚴格要求，電纜路徑避開強電壓、大電流的環境;接地樁附近不允許有高壓設備的接地裝置，防止受其干擾。

4 故障應對措施及對策

1)增強信號的冗余。2)盡量采取技術成熟，可靠的元件。3)保護邏輯組態進行優化。4)升級DCS系統硬件及軟件。5)在施工階段加強對設計、施工、調試的檢查力度，做到一絲不茍，嚴抓嚴管。6)加強技術培訓，提高熱控人員的技術水平和故障處理能力。

圖1 原設計110 V DC電源連接圖

5 機組高標準調試

1)調試單位各專業協同作戰，共同專研DCS系統保護和邏輯，當有分歧時應共同討論，調試單位下發調試聯絡單，最后形成閉環解決問題。2)熱工保護聯鎖傳動均采用去就地用信號源加實際信號的形式，實現信號和系統的聯系，使保護更加可靠。3)要重視DCS系統相連及周圍系統的調試。例如熱控直流電源配電柜，原設計采用四個二極管把兩路110 V DC電源并在一起(見圖1)。

110 V DC電源主要負載有MFT機柜電源、汽輪機四個AST電磁閥和汽輪機兩個OPC電磁閥等，經各單位討論決定，把兩路直流110 V DC電源徹底分開，取消四個隔離二極管，因MFT硬回路設計為兩路直流110 V DC供電。相應的MFT機柜和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作可靠性。

6 結語

時代總是在進步的，隨著不斷有新的硬件和軟件的更新和出現，DCS系統將變得更加完善、更加智能。它的安全性和可靠性也會越來越高，不過要擁有萬無一失的可靠是不大可能的。仍然會有故障出現的，絕對的可靠是不存在的。所以，在出現問題的第一時間發現并處理，進行分析判斷，防止問題再次出現是我們所追求的目標。這就要求我們對設備的認識上要有高度，有深度，有廣度，分析問題才能及時、準確，處理問題才能藥到病除，從而才能使機組安全可靠地運行，這才是我們所為之奮斗的目標。