DCS分散控制系統安全分析

陳國運

武漢凱迪電力工程有限公司，湖北武漢 430223

0 引言

在大型火電機組的控制過程中應用DCS分散控制系統能夠大幅度地提升機組的自動化水平。目前的火電廠中已經大規模應用了DCS分散控制系統，雖然有效提升了機組的自動化水平，但是作為大型火電機組的控制核心，一旦該系統的任何環節出現問題，便會導致各種故障或者問題（例如，機組跳閘、裝置失靈、設備損壞以及其它危及電網安全的故障或者問題）。DCS分散控制系統在我國的火電廠應用了較長時間，通過統計與分析該系統近幾年的運行故障和異常問題可以發現，DCS分散控制系統在設計方面和應用方面均存在著許多因素會導致影響火電機組的運行安全。正是因為以上原因，需要提升DCS分散控制系統的設備性能和應用技術水平，強化熱控技術的監督力度，借此來提升DCS分散控制系統的安全可靠運行水平。

1 影響DCS分散控制系統安全的若干因素分析

1.1 計算機系統的可靠性方面

高可靠水平的計算機系統是保證DCS分散控制系統安全的重要的基礎性因素，它的安全級別應該要顯著高于機組的可靠性水平。影響的計算機系統安全的因素可能存在計算機系統的設計環節，也有可能存在于計算機系統的制造環節、安裝調試環節或者維護環節，如果在以上環節當中沒有遵照相應的技術規范認真核對計算機系統的糾錯能力、系統組態以及自我診斷能力，則計算機系統的可靠性便根本得不到保證。同時，工作環境對計算機系統通常也會產生非常的影響。具體而言，首先，計算機系統對工作環境的溫度和濕度要求非常嚴格。在溫度方面，如果工作環境的溫度每增加10℃，則計算機系統的可靠性便會大幅度降低1/4；如果工作環境溫度超過60℃，則計算機系統的故障率便會急劇增加；同時，溫度的變化加速各種元器件的老化。在濕度方面，如果工作環境濕度過低，便會出現靜電現象，如果靜電電壓大于2 kV時，計算機系統的可靠性水平便會顯著降低。其次，計算機系統對工作環境的空氣潔凈度要求很高。如果空氣中塵土過多，則塵土進入到計算機硬件系統當中，不僅有可能增加磁盤和磁頭之間的磨損幾率，還會增加電子元件與集成電路的短路事故的發生率。

1.2 電源的可靠性方面

UPS（Uninterruptible Power Supply，不間斷電源）是DCS分散控制系統的典型的電源供應形式。影響電源系統供電質量高低的各種因素（例如，供電電壓、瞬時停電時間間隔、額定容量以及頻率波動等級等）均會直接威脅DCS分散控制系統的安全性和可靠性。通常情況下，只有保證供電系統的備用電源的切換時間在5 ms的范圍內，同時確保DCS分散控制系統的控制器不會因為電源切換出現輸出錯誤和初始化等問題才能夠保證DCS分散控制系統的安全性；否則，極易出現系統拒動和誤動等問題。

1.3 操作人員方面

操作人員的誤操作是影響DCS分散控制系統安全性的重要因素之一。導致操作人員出現誤操作的因素類型非常之多，大體上分為以下幾種情況：專業水平較低、操作失誤、錯誤判斷、監護不到位、管理存在漏洞等。

2 針對影響DCS分散控制系統安全因素的防范建議

2.1 提高計算機系統的可靠性程度

第一，DCS系統的運行管理是指計算機系統日常巡檢，各種軟件管理，熱工備件管理等；加強軟件管理，組態的修改必須按有關規定執行，同時必須及時備份修改前后的所有組態信息，存檔備查；DCS系統備件的存放應滿足制造廠的要求，定期對備件進行檢查[1]。當DCS裝置發生故障，需用備件更換時，使用前必須對備件進行功能測試，以防患于未然[2]；

第二，DCS系統檢修管理是DCS系統檢修時必須要有合理的檢修工藝和程序，應重視DCS系統檢修項目和周期，檢修項目依據DCS系統設備特點，隨機組大修至少進行以下項目的檢修[3]：軟件的備份，核實控制模件標志和地址；清掃電源、模件及防塵濾網，檢查及緊固控制柜接線，接地系統檢查，冷卻風扇檢修，電源測試；重要測量和保護信號線路絕緣檢查：電子室溫度、濕度及含塵量檢修前測試，檢修后復查；模件電源及冗余模件的切換試驗；報警及保護功能測試；通訊、手操站檢查等。

2.2 提升電源的可靠性水平

第一，定期用紅外線測溫儀測量關鍵接線端子的溫度，做好技術檔案記錄，注意溫升；用萬用表測量主電源與備用電源電壓，做好記錄，注意電壓波動。第二，利用大、小修停機期間做電源切換試驗。切換是否正常，切換時間間隔是否符合技術規范[4]。第三，電廠是一個高電壓、大電流、強磁場干擾的環境，必須進行計算機接地系統的檢查[5]。

2.3 采用綜合措施降低認為失誤率

降低人為因素導致的操作失誤對于提升DCS分散控制系統的安全性而言非常關鍵。

第一，構建嚴格具體可行的管理制度。在制度上積極推動檢修作業指導書的建立，在進行大型作業之前必須進行事故的預測，保證危險點分析的規范化和制度化，并將檢修項目的標準逐步推廣；

第二，大力推行各種培訓活動。利用各種自我培訓活動和技術培訓活動來提升操作人員的綜合素質，尤其是通過專業培訓提升操作人員的工作責任性以及對DCS分散控制系統安全運行的警覺性。

總之，保證DCS分散控制系統的安全性對于火電廠的安全運行而言非常重要。

[1]劉一福.分散控制系統安全可靠性分析及建議[J].中國電力，2006(5)：125-126.

[2]聞躍軍.分散控制系統DCS在電氣系統控制中的應用[J].今日科苑，2008(10)：202-203.

[3]許繼剛.大型火電廠分散控制系統設計新進展[J].中國電力，2006(10)：114-116.

[4]潘菊初.分散控制系統DCS中的實時網與非實時數據網[J].自動化儀表，2007(S1)：212-215.

[5]姜久超，郭玉霞，馬文華，周丙臣.集散DCS節水灌溉控制系統安全措施分析[J].煤炭技術，2010(1)：256-258.