提高火电厂DCS系统安全性措施

李 磊

国家能源投资集团宝鸡第二发电有限责任公司

为提高生产自动化水平，大型火电机组已经全部采用分散控制系统（DCS）。DCS的安全稳定性直接关系到机组的安全运行，任何环节的故障都会对机组正常运行产生不利影响，甚至造成机组跳闸、主设备损坏。通过长期从事DCS维护以及参与新建机组DCS的安装、调试和验收工作，对影响DCS安全稳定性的因素有了更深刻的认识,通过不断的积累和经验的总结，就如何减少DCS故障提出方法和措施。

1 冗余配置提高DCS安全可靠性

在实际生产过程中，除了应采用可靠性高、经过生产实践检验的设备构成系统外，为使系统关键设备在故障状态时仍能安全运行，对这些设备必须采取冗余配置的方法。目前，控制系统的冗余配置通常采用若干同样装置来并联运行，只有当系统所有装置故障时系统才会停止工作。

1.1 网络冗余配置

网络冗余包含控制器网络、上位机网络、交换机设备的冗余，实现了当其中一路通信故障，自动由另一路网络完全承担所有通信任务，保证通信正常进行。

1.2 控制器冗余配置

控制器的设计应采用1:1冗余工作方式，需软件、硬件、通信协同工作，实现状态互检和数据同步，互为冗余的两个控制器应保证软、硬件的完全一致，当工作中的控制器故障时，自动将I/O总线及网络的控制权交给冗余配置的控制器，实现无扰切换。

1.3 I/O通道冗余

对现场的重要模拟量及开关量信号，应采用双冗余或三冗余，冗余信号从取样点到测量仪表全程均应互相独立分开设置，并将采集到的信号配置在不同卡件上，避免因测点公用部分及一块卡件的故障对机组的安全运行造成影响，实现真正意义的冗余。

2 提高DCS抗干扰能力

2.1 可靠接地

接地系统为DCS提供公共信号参考点，消除电子噪声干扰，保证系统顺利工作。因此，完善、可靠的接地是DCS能安全运行的关键因素。当厂区电气接地网接地电阻≤4Ω时，可不设置专用的DCS接地网，而是直接将厂区电气接地网作为DCS系统的公共接地极（网）。接地极周围15m内无避雷的接入点，8m内无30kW以上用电设备外壳的接入点。

2.2 逻辑设计

对于某些重要的单点温度保护信号，在逻辑中设置速率保护功能，并与相邻测点的温度进行比较判断，将由干扰信号引起的明显不合理的温度飞升在触发跳闸条件前就将其剔除。

3 提高DCS可靠性外部因素

3.1 工程师站和电子间

DCS运行时，工程师站、电子间环境温度应保持在15～28℃、相对湿度为40%～75%、温度变化率不大于5℃/h、振动小于0.5mm、含尘量小于0.3mg/m³[1]。工程师站、电子间应设置电子门禁，安装电子监控设备，记录人员出入时间。

3.2 检修管理

机组停运检修期间，必须按照相关规程及检修作业卡要求，对DCS系统进行全面检查、试验。主要包括：冗余性能试验；负荷率测试；网络及接口设备检查；接地电阻测试；电源系统检查；系统设备积灰清理。

3.3 逻辑组态

规范DCS组态作业，运行中尽量不进行重大组态修改。控制系统的组态及参数修改，均应经过生产技术部门组织的论证，修改时履行审批授权及责任人制度，严格按照规定程序执行，工作中实行监护制度，对所做的修改在专用的记录本上做好详细备案。

3.4 病毒预防

禁止使用非本系统的软件，未经测试确认的各种软件禁止下载，必须有针对性的病毒预防措施。系统备份时优先使用未使用过的空白光盘，使用移动硬盘、U盘等应保证专盘专用。DCS系统与其他系统的通信采取单项传输或加装防火墙。

3.5备品储备

对于易损、使用周期短的部件和关键部件有充足的备品。与DCS生产厂家及时沟通，了解硬件升级换代情况，购买经升级的更高可靠性的备品备件。

4 完善的DCS系统隐患排查制度和故障应急处理预案

DCS系统软、硬件设备虽然日趋成熟，但系统故障很难完全避免，为防患于未然，以及设备故障时能够迅速、可靠组织故障处理，最大限度降低故障造成的影响，应制定有实际操作性的隐患排查制度和应急处置预案。

坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，每日对DCS系统重点部位进行全方位巡回检查，并定期对电缆夹层、电子间风道、电源系统等部位进行检查。对查出的问题及时登记，制定相应措施消除不安全因素。对机组运行中不能处理或处理不当可能造成更严重后果的重大隐患，应组织论证并制定有效的防范措施。

充分做好包括控制器故障、网络通讯异常、部分或全部操作员站黑屏或死机的事故预想，出现问题时避免冒然行动，根据应急预案要求开展工作，配合运行人员做好隔离措施和强制后，对故障设备进行检修、更换。

5 结束语

提高DCS系统安全可靠性，应从各个方面进行全程管理。在多年的生产实践中，对于普遍性的问题已经总结出了成熟的应对措施和预防方法。但问题往往出在没有意识到的环节，作为工程技术人员，我们有责任多分析、勤总结、学习其他单位的不安全事件，举一反三，寻找隐藏在深处的安全隐患，并制定出针对性的措施加以改进。