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【摘 要】 DCS系统与其他计算机设备是由电子元件和大规模集成电路构成，结构紧密，而且控制部件采用冗余容错技术，运行可靠性提高。但是受安装环境因素和使用方法的影响，不能保证DCS系统长期可靠、稳定地运行。基于此，火力发电厂DCS系统运行故障的有效解决研究是尤其重要的。
【关键词】 火力发电厂；DCS；故障；措施
1、概述
为了便于对DCS控制系统进行分析，这里引用某火电企业的DCS控制系统来进行系统的概述说明。该火电企业机组的DCS控制系统大致分为四大系统版块，分别是#1机组DCS系统、#2机组DCS系统和公用DCS系统以及独立的脱硫DCS系统。而整个DCS控制系统覆盖了一些常规的系统，包括锅炉控制FSSS系统、顺序控制SCS系统、模拟控制MCS系统、数据采集DAS系统、电气控制ECS系统和脱硫FGD系统等。对于一些具有较强专业性的系统和设备，例如ETS系统、MEH系统、DEH系统、TSI系统、小机TSI系统以及火检控制柜等，这些则是由主机的制造厂商进行配备，并且通过可靠的通讯接口和DCS控制系统进行连接。
2、火力发电厂DCS系统运行故障分析
2.1、硬件故障
DCS软硬件故障是造成热工保护异常的一大原因，这主要是因为，随着DCS控制系统的不断发展，相关部门为了确保机组的安全性、可靠性，在热工保护系统中加入了诸如CCS、DEH等控制站，使得两个控制器在同时发生故障时能够进行停机保护，这也就引起了DCS软硬件保护异常情况的发生，其主要的情况包括以下几种，信号处理卡损坏、输出模板有误、设定值模板出现故障、以及网络通讯不畅等。
2.2、热工元件故障
热工元件是热工保护中，进行信号采集的重要组成部分，热工元件能否安全可靠地运行，直接关系到热工保护的安全性和可靠性。但是，由于温度、压力、流量以及阀门位置灯原因，常常会造成误发信号，使得主辅机产生保护异常的现象。有的火力发电厂中，因热工元件故障引起的热工保护异常甚至占到了所有故障发生率的一半以上，通过调查分析发现，主要的原因是由于元件的质量不高、部分元件老化引起的。因此，要加强对热工元件的选购和设计，尽量避免单点参与机组保护的模式，进最大可能降低机组保护异常的风险。
2.3、电缆接线故障
市场经济的不断发展，许多火力发电厂的工作环境有了很大的改观，在一定程度上提高了工作效率，激发了员工的工作积极性。但是，由于电厂自身的特殊性，常常因为自身高温、潮湿、粉尘的作用，造成大部分的电缆老化，降低了电缆的绝缘性，很大可能造成短路的现象，进而导致保护异常的现象。比如汽轮机保护系统中，有的信号电缆必须经过机头的高温区域，这就造成了电缆的绝缘性降低，存在很大的安全隐患，其中在部分省份中，已经出现过汽机保护信号电缆绝缘性降低，导致热工保护异常的现象。比如：惠州热电#1机组4月7日，#12电泵勺管由65%突降至0，由于锅炉汽包水位低触发锅炉MFT动作，机组跳闸。检查原因为勺管接线盒信号线接地所致。我国的众多火力发电厂应该引起高度的重视，在管理和检修中，列出处于高温、潮湿等恶劣环境中的电缆，然后在每次的检修工作中，加强对这部分电缆的电阻测量，检测其绝缘性，如果发现存在电阻值误差比较大的情况，应该及时更换电缆，降低热工保护异常的概率。
2.4、设备电源故障
随着火电厂热控系统自动化程度的不断提高，火电厂在热工保护中加入了DCS控制系统，部分过程控制站还采取了电源故障停机保护，但是近年来，由于热控设备电源故障引起的热工保护异常也有逐年上升的趋势。这主要是因为热控设备电源系统设计不合理，或者是电源接插件的解除不良引起的，电源故障，造成系统停机的现象。还有一些设备电源故障如電磁阀的线圈电源接地短路，导致热工保护系统异常。
3、火力发电厂DCS系统运行故障处理措施探讨
3.1、防止人为故障
首先，要针对相关操作者做好岗位培训工作，尤其要加强对新进人员的培训，以全面掌握DCS系统的所有功能，防止作业中由于操作失误而导致系统发生故障；其次，制定相应的管理制度；为了防止因人才操作失误的情况出现，不仅要强化操作人员的技术水平，而且还必须及时的编制相匹配的监护与批准制度，以通过制度来规范职工，实施奖惩制度，凡是由于操作失误而造成系统严重故障的应对当事人予以相应的惩处，凡是防范意识强且未引起故障发生的职工要适当的予以奖励，这样不仅能激发职工的工作积极性，而且还有效保障了DCS系统安全有序的运行。
3.2、处理通信网络系统故障
为了有效防止节点总线故障，应通过双路冗余配置的方式来防止由于一处总线出现故障而对整体造成影响的情况。关于就地总线故障方面，要科学合理的处理就地总线和就地设备的联接点，在设备的拆卸与安装过程中，禁止对总线的正常运行造成影响，应将总线分支设置于碰触不到的地方，并且，就地总线应选用双路冗余配置，这样通信就会更加的可靠。
3.3、做好系统的运行维护工作
通过网络测试仪器经常性的测试DCS系统的通信负荷率，以保障机组出现问题时，网络负荷率能够处于规定范畴内。在对机组检修过程中还应基于DCS系统的DPU做逐个复位，并且，及时的删掉组态内一些没有任何价值的I/O节点，以此进一步强化DPU组态。与此同时，还要全面清理干净DCS模件、滤网等，防止因灰尘的大量堆积而阻碍了应用系统的有序运行。对于条件过硬的火力发电厂，可以把DCS系统网络变成双层网络拓扑机构，以分离管理与系统这两个网络，对于DCS运行网络的安全稳定性起到了重要的保障作用。加强巡检与定期检查，主要涉及的内容有：做好DCS系统的风扇定期检查工作，主要看其运行正常与否，风道是否存在堵塞现象；检查所有的通讯线路，看其连接的可靠牢固性、接口有无异常；开展所有端子、模件的定期检测试验工作，保障其运行的良好性；做好机组运行时设备的维护与巡检工作，仔细查看其通讯情况，防止由于通信故障而导致系统无法正常运行。根据系统故障编制详细的应急措施，包括故障的紧急处理、技术、检修等内容，有效保障机组在可靠安全的状态下良好运行。对系统升级改造时，必须先进行深入的调研，同时，制定详细完善的系统升级方案，并且，明确具体的技术与安全措施，从而提升DCS系统和机组设备运行的安全性、稳定性。 3.4、DCS信号抗干扰的解决措施
3.4.1、DCS屏蔽
屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽是为了消除或抑制由于电场耦合引起的干扰。通常用铜和铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体。屏蔽体结构应尽量完整严密并保持良好的接地。磁场屏蔽是为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰。对静磁场及低频交变磁场，可用高磁导率的材料作屏蔽体，并保证磁路畅通。对高频交变磁场，由于主要靠屏蔽体壳体上感生的涡流所产生的反磁场起排斥原磁场的作用。选用材料也是良导体，如铜、铝等。
3.4.2、DCS系统隔离
光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由于光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作为媒介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性，使它能方便地组合成各种电路；对于交流信号的传输一般使用变压器隔离干扰信号的办法。隔离变压器也是常用的隔离部件，用来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度。隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来，也就是把模拟地和数字地断开。传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制；继电器线圈和触点仅有机械上形成联系，而没有直接的电的联系，因此可利用继电器线圈接受电信号，而利用其触点控制和传输电信号，从而可实现强电和弱电的隔离。同时，继电器触点较多，且其触点能承受较大的负载电流，因此应用非常广泛。
总言之，在以后的工作中，作为热控人员的我们必须采取一切有效的措施提高DCS系统的可靠性，从而保障机组运行的稳定性和安全性以及经济性。
参考文献：
[1]张文倩.火力发电厂DCS系统运行故障分析[J].中国科技信息，2014，01：161-162.
[2]陈荣超，崔振武.火力发电厂DCS系统可靠性分析[J].电力科学与工程，2012，01：42-45+78.
[3]张远强.火力发电厂DCS系统常见故障分析和处理措施[J].企业技术开发，2012，05：102-103.
[4]曾信桥.火力发电厂DCS系统的常见故障与处理对策研究[J].科技传播，2013，12：69+65.
[5]鞏伟国.火力发电厂DCS系统安全可靠性分析[J].内蒙古石油化工，2007，01：40-42.
【关键词】 火力发电厂；DCS；故障；措施
1、概述
为了便于对DCS控制系统进行分析，这里引用某火电企业的DCS控制系统来进行系统的概述说明。该火电企业机组的DCS控制系统大致分为四大系统版块，分别是#1机组DCS系统、#2机组DCS系统和公用DCS系统以及独立的脱硫DCS系统。而整个DCS控制系统覆盖了一些常规的系统，包括锅炉控制FSSS系统、顺序控制SCS系统、模拟控制MCS系统、数据采集DAS系统、电气控制ECS系统和脱硫FGD系统等。对于一些具有较强专业性的系统和设备，例如ETS系统、MEH系统、DEH系统、TSI系统、小机TSI系统以及火检控制柜等，这些则是由主机的制造厂商进行配备，并且通过可靠的通讯接口和DCS控制系统进行连接。
2、火力发电厂DCS系统运行故障分析
2.1、硬件故障
DCS软硬件故障是造成热工保护异常的一大原因，这主要是因为，随着DCS控制系统的不断发展，相关部门为了确保机组的安全性、可靠性，在热工保护系统中加入了诸如CCS、DEH等控制站，使得两个控制器在同时发生故障时能够进行停机保护，这也就引起了DCS软硬件保护异常情况的发生，其主要的情况包括以下几种，信号处理卡损坏、输出模板有误、设定值模板出现故障、以及网络通讯不畅等。
2.2、热工元件故障
热工元件是热工保护中，进行信号采集的重要组成部分，热工元件能否安全可靠地运行，直接关系到热工保护的安全性和可靠性。但是，由于温度、压力、流量以及阀门位置灯原因，常常会造成误发信号，使得主辅机产生保护异常的现象。有的火力发电厂中，因热工元件故障引起的热工保护异常甚至占到了所有故障发生率的一半以上，通过调查分析发现，主要的原因是由于元件的质量不高、部分元件老化引起的。因此，要加强对热工元件的选购和设计，尽量避免单点参与机组保护的模式，进最大可能降低机组保护异常的风险。
2.3、电缆接线故障
市场经济的不断发展，许多火力发电厂的工作环境有了很大的改观，在一定程度上提高了工作效率，激发了员工的工作积极性。但是，由于电厂自身的特殊性，常常因为自身高温、潮湿、粉尘的作用，造成大部分的电缆老化，降低了电缆的绝缘性，很大可能造成短路的现象，进而导致保护异常的现象。比如汽轮机保护系统中，有的信号电缆必须经过机头的高温区域，这就造成了电缆的绝缘性降低，存在很大的安全隐患，其中在部分省份中，已经出现过汽机保护信号电缆绝缘性降低，导致热工保护异常的现象。比如：惠州热电#1机组4月7日，#12电泵勺管由65%突降至0，由于锅炉汽包水位低触发锅炉MFT动作，机组跳闸。检查原因为勺管接线盒信号线接地所致。我国的众多火力发电厂应该引起高度的重视，在管理和检修中，列出处于高温、潮湿等恶劣环境中的电缆，然后在每次的检修工作中，加强对这部分电缆的电阻测量，检测其绝缘性，如果发现存在电阻值误差比较大的情况，应该及时更换电缆，降低热工保护异常的概率。
2.4、设备电源故障
随着火电厂热控系统自动化程度的不断提高，火电厂在热工保护中加入了DCS控制系统，部分过程控制站还采取了电源故障停机保护，但是近年来，由于热控设备电源故障引起的热工保护异常也有逐年上升的趋势。这主要是因为热控设备电源系统设计不合理，或者是电源接插件的解除不良引起的，电源故障，造成系统停机的现象。还有一些设备电源故障如電磁阀的线圈电源接地短路，导致热工保护系统异常。
3、火力发电厂DCS系统运行故障处理措施探讨
3.1、防止人为故障
首先，要针对相关操作者做好岗位培训工作，尤其要加强对新进人员的培训，以全面掌握DCS系统的所有功能，防止作业中由于操作失误而导致系统发生故障；其次，制定相应的管理制度；为了防止因人才操作失误的情况出现，不仅要强化操作人员的技术水平，而且还必须及时的编制相匹配的监护与批准制度，以通过制度来规范职工，实施奖惩制度，凡是由于操作失误而造成系统严重故障的应对当事人予以相应的惩处，凡是防范意识强且未引起故障发生的职工要适当的予以奖励，这样不仅能激发职工的工作积极性，而且还有效保障了DCS系统安全有序的运行。
3.2、处理通信网络系统故障
为了有效防止节点总线故障，应通过双路冗余配置的方式来防止由于一处总线出现故障而对整体造成影响的情况。关于就地总线故障方面，要科学合理的处理就地总线和就地设备的联接点，在设备的拆卸与安装过程中，禁止对总线的正常运行造成影响，应将总线分支设置于碰触不到的地方，并且，就地总线应选用双路冗余配置，这样通信就会更加的可靠。
3.3、做好系统的运行维护工作
通过网络测试仪器经常性的测试DCS系统的通信负荷率，以保障机组出现问题时，网络负荷率能够处于规定范畴内。在对机组检修过程中还应基于DCS系统的DPU做逐个复位，并且，及时的删掉组态内一些没有任何价值的I/O节点，以此进一步强化DPU组态。与此同时，还要全面清理干净DCS模件、滤网等，防止因灰尘的大量堆积而阻碍了应用系统的有序运行。对于条件过硬的火力发电厂，可以把DCS系统网络变成双层网络拓扑机构，以分离管理与系统这两个网络，对于DCS运行网络的安全稳定性起到了重要的保障作用。加强巡检与定期检查，主要涉及的内容有：做好DCS系统的风扇定期检查工作，主要看其运行正常与否，风道是否存在堵塞现象；检查所有的通讯线路，看其连接的可靠牢固性、接口有无异常；开展所有端子、模件的定期检测试验工作，保障其运行的良好性；做好机组运行时设备的维护与巡检工作，仔细查看其通讯情况，防止由于通信故障而导致系统无法正常运行。根据系统故障编制详细的应急措施，包括故障的紧急处理、技术、检修等内容，有效保障机组在可靠安全的状态下良好运行。对系统升级改造时，必须先进行深入的调研，同时，制定详细完善的系统升级方案，并且，明确具体的技术与安全措施，从而提升DCS系统和机组设备运行的安全性、稳定性。 3.4、DCS信号抗干扰的解决措施
3.4.1、DCS屏蔽
屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽是为了消除或抑制由于电场耦合引起的干扰。通常用铜和铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体。屏蔽体结构应尽量完整严密并保持良好的接地。磁场屏蔽是为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰。对静磁场及低频交变磁场，可用高磁导率的材料作屏蔽体，并保证磁路畅通。对高频交变磁场，由于主要靠屏蔽体壳体上感生的涡流所产生的反磁场起排斥原磁场的作用。选用材料也是良导体，如铜、铝等。
3.4.2、DCS系统隔离
光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由于光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作为媒介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性，使它能方便地组合成各种电路；对于交流信号的传输一般使用变压器隔离干扰信号的办法。隔离变压器也是常用的隔离部件，用来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度。隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来，也就是把模拟地和数字地断开。传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制；继电器线圈和触点仅有机械上形成联系，而没有直接的电的联系，因此可利用继电器线圈接受电信号，而利用其触点控制和传输电信号，从而可实现强电和弱电的隔离。同时，继电器触点较多，且其触点能承受较大的负载电流，因此应用非常广泛。
总言之，在以后的工作中，作为热控人员的我们必须采取一切有效的措施提高DCS系统的可靠性，从而保障机组运行的稳定性和安全性以及经济性。
参考文献：
[1]张文倩.火力发电厂DCS系统运行故障分析[J].中国科技信息，2014，01：161-162.
[2]陈荣超，崔振武.火力发电厂DCS系统可靠性分析[J].电力科学与工程，2012，01：42-45+78.
[3]张远强.火力发电厂DCS系统常见故障分析和处理措施[J].企业技术开发，2012，05：102-103.
[4]曾信桥.火力发电厂DCS系统的常见故障与处理对策研究[J].科技传播，2013，12：69+65.
[5]鞏伟国.火力发电厂DCS系统安全可靠性分析[J].内蒙古石油化工，2007，01：40-42.