新時期火電廠DCS控制系統故障的應急處理和預防策略

摘要：新時期，火電廠的工作內容比較復雜，需要借助分散控制系統（DistributedControlSystem，DCS）提供控制方面的支持，這也要求加強DCS故障處理和預防工作。首先，分析火電廠DCS常見故障，在此基礎上，分析其應急處理方法及預防策略，分別就共性處理原則和硬件故障應急處理方法，以及建設故障感知模式、運用大數據組織預防等進行具體論述，呈現火電廠DCS故障特點的同時，為后續處理和預防活動提供必要參考。

關鍵詞：火電廠分散控制系統應急處理故障預防

EmergencyResponseandPreventionStrategiesforDCSControlSystemFaultsinThermalPowerPlantsintheNewEra

WUXuehua

BaodingThermalPowerPlant，ChinaDatangCorporationLtd.，BaodingCity，HebeiProvince，071000China

Abstract：Theworkcontentofthermalpowerplantsinthe&2tUPHIBqUNNkSsoZxw/xKg==nbsp;neweraisrelativelycomplex，anditisnecessarytousetheDistributedControlSystem（DCS）controlsystemtoprovidecontrolsupport，whichalsorequiresstrengtheningthefaulthandlingandpreventionworkofDCScontrolsystem.Firstly，commonfaultsintheDCScontrolsystemofthermalpowerplantsareanalyzed.Basedonthis，emergencyresponsemethodsandpreventionstrategiesareanalyzed.Specificdiscussionsaremadeoncommonhandlingprinciples，hardwarefaultemergencyresponsemethods，aswellastheconstructionoffaultperceptionmodesandtheuseofbigdatatoorganizeprevention.ThecharacteristicsoffaultsintheDCScontrolsystemofthermalpowerplantsarepresented，andnecessaryreferencesareprovidedforsubsequenthandlingandpreventionactivities..

KeyWords：Thermalpowerplants;DCScontrolsystem;Emergencyresponse;Faultprevention

DCS（DistributedControlSystem）即分散控制系統，是以微處理器為基礎，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧獨立控制和綜合協調目標的控制系統，一般應用于工業生產的儀表和可視化設施管控作業中。包括火電廠在內，多個現代組織和企業應用DCS服務日常工作，效果良好[1]。進一步分析發現，DCS具有工作精度較高和設計復雜的特點，這也意味著該系統可能受到種種因素影響出現故障，影響其控制效果，也波及火電廠日常工作。為提升火電廠工作穩定性、服務DCS發揮作用，就該系統常見故障及其應急處理方法和預防策略等進行分析具有一定的現實意義。

1火電廠DCS常見故障

1.1硬件故障

火電廠DCS可能出現硬件故障，包括設備保護殼體損壞、芯片損傷、線路斷線等，這些故障的共性特點在于硬件設施出現明顯損毀，不能常規履行職能，多會導致DCS失去控制能力或出現控制能力弱化的問題。從成因上看，導致火電廠DCS硬件故障的因素多樣，包括暴力毀傷、過負荷作業、過電流燒毀、老化影響等。以斷線故障為例，火電廠DCS需要借助有線線路完成指令下達和信息交互，在持續工作的過程中，線路可能逐步老化，未能及時更換，線路有一定概率出現金屬內芯斷裂的可能，暴露在外的線路可能因機械碾壓和踩踏斷裂，持續高負荷工作會加快線路老化速度，斷線故障的發生率也因此提升[2]。

1.2通信故障

新時期，火電廠生產作業復雜性更高，其DCS主要依賴實時通信的方式進行信息交互和組織指令下達，這對其通信能力提出了較高要求。部分DCS可能出現通信方面的故障，包括通信中斷、信息可辨識度下降等，前者是指DCS完全無法提供通信服務；后者是指DCS內的信號噪音較大，無法有效讀取。從成因上看，導致DCS通信故障的因素包括兩大類：一是環境因素，如暴露在強電磁環境下的DCS可能受到影響出現通信方面的故障，通信噪音較多；二是電源系統因素，包括供電不穩定、供電中斷等，一般會導致通信中斷[3]。

1.3指令處理故障

指令處理故障是指火電廠DCS不能按照其默認程序組織控制工作，出現指令混亂、控制不到位等問題，如數據記錄錯誤、不能完成某一個或幾個環節的邏輯控制等。指令處理故障是較嚴重的火電廠DCS故障，主要成因包括程序設定不合理、系統軟件功能異常等[4]。以火電廠的供料控制工作為例，借助DCS可保證供料穩定和參數得當，當系統內的程序設定不合理和出現功能異常時，系統難以精準根據生產需要進行供料，出現供料過多、過少等問題。軟件功能異常也可能產生類似影響，包括軟件BUG、漏洞等，均直接影響DCS的能力，使其無法妥善下達和理解指令[5]。

1.4附加系統故障

附加系統故障是指火電廠DCS的各類輔助結構不能發揮應有作用、影響系統整體功能的情況，包括可視化系統故障、數據記錄系統故障、總線系統故障等，這些故障的特點在于不直接影響DCS的核心功能，但會導致其綜合價值被削弱，不能最大化服務火電廠各項工作。當數據記錄系統出現故障時，即便DCS完成了各項管控作業，火電廠也無法了解其管控的具體內容和時間，難以據此組織進一步的生產優化。

2火電廠DCS故障的應急處理方法

2.1共性處理原則

火電廠DCS出現故障后，需要以各類共性處理方式進行應急控制，包括中斷供電、初步排查和安全控制3個方面。

DCS出現的部分故障可能產生安全方面的威脅，如過電流造成的斷線故障，人員在檢修時可能觸電。原則上，在不確定故障類別和成因的情況下，需要切斷DCS的電源，在非生產和非作業狀態下，使系統靜置20min以上，再組織故障排查和處理。部分故障在表現上帶有相似性，例如，總線系統故障和芯片故障均影響通信，在故障發生早期難以精準分辨；也有部分故障可能影響DCS多個區域，無法在故障發生時快速進行定位。為保證應急處理效率，需要結合故障表現初步分析最可能導致故障的因素，按照其權重情況進行逐次排查，以提升故障的應急處理效率。安全控制主要關注提升工作安全性，在處理DCS故障時，有針對性地分析安全隱患，如觸電、機械傷害等，在保證安全的前提下，進行故障應急處理。

2.2針對性處理方法

2.2.1硬件故障應急處理方法

火電廠的DCS出現硬件故障時，應急處理的關鍵在于組織數據保護和更換損壞設施。DCS內的工作數據價值較高，且如果硬件損壞嚴重且不可恢復，其中的數據也會丟失。要求在DCS出現硬件故障后，根據其工作特點臨時中斷本區域或火電廠全區域內的一般工作，利用便攜式設施或遠程數據庫進行數據的拷貝和獨立保存，之后，將損壞的硬件拆除和送修，并以備用設施替換，以快速恢復DCS的基本工作能力。如果損壞硬件仍可使用，則將其作為備用件，反之，則進入報廢程序。

2.2.2通信故障的應急處理方法

DCS通信故障的應急處理主要關注控制噪音，保證供電質量。實際工作中，由于火電廠承擔發電和輸配電職能，其對DCS產生的電磁干擾無法根本消除，主要強調利用抗干擾手段加以應對。如果干擾源位于DCS外部，可選取非金屬復合物進行通信系統保護，選取厚度超過0.2cm的設施，將其覆蓋于DCS通信模塊外側，以減少干擾源破壞。如果使用了便攜式DCS，可將其移動至遠離干擾源的區域重新建立現場作業架構。

2.2.3指令處理故障的應急處理方法

DCS出現指令處理故障時，需要暫停該系統工作，對其程序進行檢查，判斷程序設定是否合理得當，包括程序編寫是否合理、注冊表工作是否無異常、程序運行記錄中是否存在問題等。發現問題，應做現場處理，包括調整程序代表、更新注冊表等。如果系統程序穩定無錯誤，再對軟件系統進行性能分析，可通過現場測試的方式評估軟件系統是否存在BUG和漏洞，或利用防護軟件進行計算機系統和軟件的同步檢查。發現軟件漏洞或BUG后，組織現場修復，或重新下載和安裝工作軟件，調試無誤后，再將其投入到DCS工作中。

2.2.4附加系統故障的應急處理方法

附加系統故障的應急處理主要針對故障表現及其功能定位具體組織，如數據系統故障，該類故障一般因存儲空間不足和程序混亂導致。可以根據DCS默認工作參數判讀是否存在數據存儲量過大、存儲空間不足的情況，對一些無價值數據和過期數據進行清理，釋放存儲空間，重新進行數據記錄。如果因程序問題導致數據記錄系統出現故障，也應進行程序更正，重新編寫或修正錯誤代碼，保證其能夠恢復工作能力。

3火電廠DCS故障的預防策略

3.1建設故障感知模式

為保證火電廠DCS故障預防效果，可在實際工作中建設故障感知模式，在故障發生前發現其異常，進行預處理，例如，對于過電流導致的DCS控制系統故障，可建立電流感知模塊加以應對。圖1所示為電流感知模塊的工作簡圖。

按照圖1所示模式，火電廠可以根據DCS正常工作信息、故障信息等建立數據庫，當DCS實際工作電流超過安全值時，評估為“電流偏大”，在尚未導致系統故障的情況下發出警報并進行預處理，實現DCS電流有關故障的預防。

3.2運用大數據組織預防

運用大數據組織預防，主要強調發揮大數據客觀真實和覆蓋性強的特點，進行火電廠DCS故障的預防。

火電廠可以收集與本廠相似的其他電廠工作信息，了解其DCS故障多見類別，作為本廠工作的參考。例如，大數據顯示火電廠DCS多見通信故障，本廠未來可加強DCS的通信模塊設計，提升抗干擾能力，進而減少該系統出現通信故障的可能，優化故障預防效果。

3.3建設備用工作體系

備用工作體系可提升新時期火電廠DCS故障預防效果，主要借助自動化技術做備用體系和現用體系切換。供電系統圖如圖2所示。

按照圖2所示模式，常規供電系統出現故障隱患時128a1d3db0fd531fdb8b2094911ac1a70b0a5cf64bd5053da04ace23e7b7b2e3，可由智能技術進行感知并切換備用供電系統投入供電作業，保證DCS用電穩定，減少供電中斷或供電異常導致的系統故障。

4結語

綜上所述，新時期，火電廠DCS故障類別多樣，為保證其功能和服務火電廠日常工作，需要加強故障應急處理和預防。現狀上看，火電廠DCS常見故障包括硬件故障、通信故障、指令處理故障、附加系統故障等。故障發生后，主張切斷電源，在保證安全的基礎上，針對其具體表現進行處理。從預防角度出發，可借助現代技術方法和設備建設DCS故障感知模式，并嘗試運用大數據組織預防，最后還應5cfd1d68a2ba0339c8128620fa2660147590d208f158b0fd3fa210bc2f0d63e3建設建設備用工作體系，使可能出現的DCS故障得到有效預防和控制，服務火電廠日常工作。

參考文獻

[1]陳正升，齊維祥，高敏，等.火力發電廠燃煤管理系統智能控制的研究[J].科技與創新，2023（16）：58-60.

[2]劉聰，陳曉輝，閆俊北.數字化火電廠能源計量與智能化設備自控的聯合應用[J].自動化應用，2022（10）：136-138.

[3]高耀巋，王林，高海東，等.火電廠智能控制系統體系架構及關鍵技術[J].熱力發電，2022，51（3）：166-174.

[4]文波.智能控制在火電廠熱工自動化中的應用研究[J].新型工業化，2022，12（2）：225-227，232.

[5]韋薇薇.火電廠熱工時滯系統智能控制策略研究[D].北京：華北電力大學，2021.