摘要：新時(shí)期，火電廠的工作內(nèi)容比較復(fù)雜，需要借助分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem，DCS）提供控制方面的支持，這也要求加強(qiáng)DCS故障處理和預(yù)防工作。首先，分析火電廠DCS常見(jiàn)故障，在此基礎(chǔ)上，分析其應(yīng)急處理方法及預(yù)防策略，分別就共性處理原則和硬件故障應(yīng)急處理方法，以及建設(shè)故障感知模式、運(yùn)用大數(shù)據(jù)組織預(yù)防等進(jìn)行具體論述，呈現(xiàn)火電廠DCS故障特點(diǎn)的同時(shí)，為后續(xù)處理和預(yù)防活動(dòng)提供必要參考。

關(guān)鍵詞：火電廠分散控制系統(tǒng)應(yīng)急處理故障預(yù)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(tǒng)，是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧獨(dú)立控制和綜合協(xié)調(diào)目標(biāo)的控制系統(tǒng)，一般應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的儀表和可視化設(shè)施管控作業(yè)中。包括火電廠在內(nèi)，多個(gè)現(xiàn)代組織和企業(yè)應(yīng)用DCS服務(wù)日常工作，效果良好[1]。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，DCS具有工作精度較高和設(shè)計(jì)復(fù)雜的特點(diǎn)，這也意味著該系統(tǒng)可能受到種種因素影響出現(xiàn)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(wěn)定性、服務(wù)DCS發(fā)揮作用，就該系統(tǒng)常見(jiàn)故障及其應(yīng)急處理方法和預(yù)防策略等進(jìn)行分析具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1火電廠DCS常見(jiàn)故障

1.1硬件故障

火電廠DCS可能出現(xiàn)硬件故障，包括設(shè)備保護(hù)殼體損壞、芯片損傷、線路斷線等，這些故障的共性特點(diǎn)在于硬件設(shè)施出現(xiàn)明顯損毀，不能常規(guī)履行職能，多會(huì)導(dǎo)致DCS失去控制能力或出現(xiàn)控制能力弱化的問(wèn)題。從成因上看，導(dǎo)致火電廠DCS硬件故障的因素多樣，包括暴力毀傷、過(guò)負(fù)荷作業(yè)、過(guò)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(dá)和信息交互，在持續(xù)工作的過(guò)程中，線路可能逐步老化，未能及時(shí)更換，線路有一定概率出現(xiàn)金屬內(nèi)芯斷裂的可能，暴露在外的線路可能因機(jī)械碾壓和踩踏斷裂，持續(xù)高負(fù)荷工作會(huì)加快線路老化速度，斷線故障的發(fā)生率也因此提升[2]。

1.2通信故障

新時(shí)期，火電廠生產(chǎn)作業(yè)復(fù)雜性更高，其DCS主要依賴實(shí)時(shí)通信的方式進(jìn)行信息交互和組織指令下達(dá)，這對(duì)其通信能力提出了較高要求。部分DCS可能出現(xiàn)通信方面的故障，包括通信中斷、信息可辨識(shí)度下降等，前者是指DCS完全無(wú)法提供通信服務(wù)；后者是指DCS內(nèi)的信號(hào)噪音較大，無(wú)法有效讀取。從成因上看，導(dǎo)致DCS通信故障的因素包括兩大類：一是環(huán)境因素，如暴露在強(qiáng)電磁環(huán)境下的DCS可能受到影響出現(xiàn)通信方面的故障，通信噪音較多；二是電源系統(tǒng)因素，包括供電不穩(wěn)定、供電中斷等，一般會(huì)導(dǎo)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(rèn)程序組織控制工作，出現(xiàn)指令混亂、控制不到位等問(wèn)題，如數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤、不能完成某一個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)的邏輯控制等。指令處理故障是較嚴(yán)重的火電廠DCS故障，主要成因包括程序設(shè)定不合理、系統(tǒng)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(wěn)定和參數(shù)得當(dāng)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的程序設(shè)定不合理和出現(xiàn)功能異常時(shí)，系統(tǒng)難以精準(zhǔn)根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行供料，出現(xiàn)供料過(guò)多、過(guò)少等問(wèn)題。軟件功能異常也可能產(chǎn)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(wú)法妥善下達(dá)和理解指令[5]。

1.4附加系統(tǒng)故障

附加系統(tǒng)故障是指火電廠DCS的各類輔助結(jié)構(gòu)不能發(fā)揮應(yīng)有作用、影響系統(tǒng)整體功能的情況，包括可視化系統(tǒng)故障、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)故障、總線系統(tǒng)故障等，這些故障的特點(diǎn)在于不直接影響DCS的核心功能，但會(huì)導(dǎo)致其綜合價(jià)值被削弱，不能最大化服務(wù)火電廠各項(xiàng)工作。當(dāng)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，即便DCS完成了各項(xiàng)管控作業(yè)，火電廠也無(wú)法了解其管控的具體內(nèi)容和時(shí)間，難以據(jù)此組織進(jìn)一步的生產(chǎn)優(yōu)化。

2火電廠DCS故障的應(yīng)急處理方法

2.1共性處理原則

火電廠DCS出現(xiàn)故障后，需要以各類共性處理方式進(jìn)行應(yīng)急控制，包括中斷供電、初步排查和安全控制3個(gè)方面。

DCS出現(xiàn)的部分故障可能產(chǎn)生安全方面的威脅，如過(guò)電流造成的斷線故障，人員在檢修時(shí)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(chǎn)和非作業(yè)狀態(tài)下，使系統(tǒng)靜置20min以上，再組織故障排查和處理。部分故障在表現(xiàn)上帶有相似性，例如，總線系統(tǒng)故障和芯片故障均影響通信，在故障發(fā)生早期難以精準(zhǔn)分辨；也有部分故障可能影響DCS多個(gè)區(qū)域，無(wú)法在故障發(fā)生時(shí)快速進(jìn)行定位。為保證應(yīng)急處理效率，需要結(jié)合故障表現(xiàn)初步分析最可能導(dǎo)致故障的因素，按照其權(quán)重情況進(jìn)行逐次排查，以提升故障的應(yīng)急處理效率。安全控制主要關(guān)注提升工作安全性，在處理DCS故障時(shí)，有針對(duì)性地分析安全隱患，如觸電、機(jī)械傷害等，在保證安全的前提下，進(jìn)行故障應(yīng)急處理。

2.2針對(duì)性處理方法

2.2.1硬件故障應(yīng)急處理方法

火電廠的DCS出現(xiàn)硬件故障時(shí)，應(yīng)急處理的關(guān)鍵在于組織數(shù)據(jù)保護(hù)和更換損壞設(shè)施。DCS內(nèi)的工作數(shù)據(jù)價(jià)值較高，且如果硬件損壞嚴(yán)重且不可恢復(fù)，其中的數(shù)據(jù)也會(huì)丟失。要求在DCS出現(xiàn)硬件故障后，根據(jù)其工作特點(diǎn)臨時(shí)中斷本區(qū)域或火電廠全區(qū)域內(nèi)的一般工作，利用便攜式設(shè)施或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的拷貝和獨(dú)立保存，之后，將損壞的硬件拆除和送修，并以備用設(shè)施替換，以快速恢復(fù)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(jìn)入報(bào)廢程序。

2.2.2通信故障的應(yīng)急處理方法

DCS通信故障的應(yīng)急處理主要關(guān)注控制噪音，保證供電質(zhì)量。實(shí)際工作中，由于火電廠承擔(dān)發(fā)電和輸配電職能，其對(duì)DCS產(chǎn)生的電磁干擾無(wú)法根本消除，主要強(qiáng)調(diào)利用抗干擾手段加以應(yīng)對(duì)。如果干擾源位于DCS外部，可選取非金屬?gòu)?fù)合物進(jìn)行通信系統(tǒng)保護(hù)，選取厚度超過(guò)0.2cm的設(shè)施，將其覆蓋于DCS通信模塊外側(cè)，以減少干擾源破壞。如果使用了便攜式DCS，可將其移動(dòng)至遠(yuǎn)離干擾源的區(qū)域重新建立現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)架構(gòu)。

2.2.3指令處理故障的應(yīng)急處理方法

DCS出現(xiàn)指令處理故障時(shí)，需要暫停該系統(tǒng)工作，對(duì)其程序進(jìn)行檢查，判斷程序設(shè)定是否合理得當(dāng)，包括程序編寫是否合理、注冊(cè)表工作是否無(wú)異常、程序運(yùn)行記錄中是否存在問(wèn)題等。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)做現(xiàn)場(chǎng)處理，包括調(diào)整程序代表、更新注冊(cè)表等。如果系統(tǒng)程序穩(wěn)定無(wú)錯(cuò)誤，再對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行性能分析，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方式評(píng)估軟件系統(tǒng)是否存在BUG和漏洞，或利用防護(hù)軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件的同步檢查。發(fā)現(xiàn)軟件漏洞或BUG后，組織現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，或重新下載和安裝工作軟件，調(diào)試無(wú)誤后，再將其投入到DCS工作中。

2.2.4附加系統(tǒng)故障的應(yīng)急處理方法

附加系統(tǒng)故障的應(yīng)急處理主要針對(duì)故障表現(xiàn)及其功能定位具體組織，如數(shù)據(jù)系統(tǒng)故障，該類故障一般因存儲(chǔ)空間不足和程序混亂導(dǎo)致。可以根據(jù)DCS默認(rèn)工作參數(shù)判讀是否存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量過(guò)大、存儲(chǔ)空間不足的情況，對(duì)一些無(wú)價(jià)值數(shù)據(jù)和過(guò)期數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，釋放存儲(chǔ)空間，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。如果因程序問(wèn)題導(dǎo)致數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也應(yīng)進(jìn)行程序更正，重新編寫或修正錯(cuò)誤代碼，保證其能夠恢復(fù)工作能力。

3火電廠DCS故障的預(yù)防策略

3.1建設(shè)故障感知模式

為保證火電廠DCS故障預(yù)防效果，可在實(shí)際工作中建設(shè)故障感知模式，在故障發(fā)生前發(fā)現(xiàn)其異常，進(jìn)行預(yù)處理，例如，對(duì)于過(guò)電流導(dǎo)致的DCS控制系統(tǒng)故障，可建立電流感知模塊加以應(yīng)對(duì)。圖1所示為電流感知模塊的工作簡(jiǎn)圖。

按照?qǐng)D1所示模式，火電廠可以根據(jù)DCS正常工作信息、故障信息等建立數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)DCS實(shí)際工作電流超過(guò)安全值時(shí)，評(píng)估為“電流偏大”，在尚未導(dǎo)致系統(tǒng)故障的情況下發(fā)出警報(bào)并進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)DCS電流有關(guān)故障的預(yù)防。

3.2運(yùn)用大數(shù)據(jù)組織預(yù)防

運(yùn)用大數(shù)據(jù)組織預(yù)防，主要強(qiáng)調(diào)發(fā)揮大數(shù)據(jù)客觀真實(shí)和覆蓋性強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)行火電廠DCS故障的預(yù)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(jiàn)類別，作為本廠工作的參考。例如，大數(shù)據(jù)顯示火電廠DCS多見(jiàn)通信故障，本廠未來(lái)可加強(qiáng)DCS的通信模塊設(shè)計(jì)，提升抗干擾能力，進(jìn)而減少該系統(tǒng)出現(xiàn)通信故障的可能，優(yōu)化故障預(yù)防效果。

3.3建設(shè)備用工作體系

備用工作體系可提升新時(shí)期火電廠DCS故障預(yù)防效果，主要借助自動(dòng)化技術(shù)做備用體系和現(xiàn)用體系切換。供電系統(tǒng)圖如圖2所示。

按照?qǐng)D2所示模式，常規(guī)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障隱患時(shí)128a1d3db0fd531fdb8b2094911ac1a70b0a5cf64bd5053da04ace23e7b7b2e3，可由智能技術(shù)進(jìn)行感知并切換備用供電系統(tǒng)投入供電作業(yè)，保證DCS用電穩(wěn)定，減少供電中斷或供電異常導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新時(shí)期，火電廠DCS故障類別多樣，為保證其功能和服務(wù)火電廠日常工作，需要加強(qiáng)故障應(yīng)急處理和預(yù)防?，F(xiàn)狀上看，火電廠DCS常見(jiàn)故障包括硬件故障、通信故障、指令處理故障、附加系統(tǒng)故障等。故障發(fā)生后，主張切斷電源，在保證安全的基礎(chǔ)上，針對(duì)其具體表現(xiàn)進(jìn)行處理。從預(yù)防角度出發(fā)，可借助現(xiàn)代技術(shù)方法和設(shè)備建設(shè)DCS故障感知模式，并嘗試運(yùn)用大數(shù)據(jù)組織預(yù)防，最后還應(yīng)5cfd1d68a2ba0339c8128620fa2660147590d208f158b0fd3fa210bc2f0d63e3建設(shè)建設(shè)備用工作體系，使可能出現(xiàn)的DCS故障得到有效預(yù)防和控制，服務(wù)火電廠日常工作。

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