提高电厂DCS系统可靠性的研究

摘 要：DCS系统技术（即Distributed Control System）分布式控制系统的英文缩写。分布式控制系统是相对于集中式控制系统的新型PC控制系统，并在集中式控制系统上演变发展而来的集散控制系统。它通过计算机、通讯、屏显技术实现数据的采集、控制和保护功能，实现数据共享。电厂DCS系统具有功能分散、风险分散和数据共享的特点，这对电厂DCS系统的可靠性提供着切实的保障。随着电厂自动化水平的提高，DCS系统作为现代化电厂的标准模式出现。除了在热力系统、控制和联锁保护等方面，电厂的发电机组、变压器组等也开始使用DCS系统实现设备功能。DCS系统作为电厂的中枢神经以其系统，提高其安全性、可靠性对电厂机组的安稳运行有着至关重要的作用，本文将对如何采取有效手段来提升电厂DCS系统的可靠性的研究作出探讨。

关键词：电厂，DCS系统可靠性，系统选型，抗干扰性

电厂DCS系统因为其安全性、可靠性和抗干扰性在国内电厂中的到广泛运用，它的这些特点直接关乎到电厂能否进行高效发电甚至安全运行。如何进一步提升电厂DCS系统的安全性、可靠性和抗干扰性成为设计人员和电厂工作人员们的重点关注方向。干扰源可根据产生原因、传播和对设备的影响进行分类，可通过情况的不同，提出对于提高抗干扰性、电厂DCS系统可靠性的不同措施，保障电力网络安全、可靠的运行。

1电厂DCS系统选型及配置

在新建机组或是老旧机组的电厂DCS系统改造上需要考虑高性价比的问题，对价格暂且不论，下面将通过电厂DCS系统选型上来提高它的可靠性。

通过成套的控制系统在类似的实验机组上优先投运，这样可以对其DCS的可靠性进行检验，同时了解DSC系统在不同电厂的使用情况，分析其中的技术指标和重大问题，以便对比取舍。

提高电厂DCS系统硬件的可靠性，电子元件和模件卡板需要成熟的开发技术并顾及其使用功能。DPU要有足够的运算、存储能力，I/O卡件能够抗干扰和隔离。

通过控制系统的冗余技术奖各种模块做到冗余、分散，提高DCS系统的可靠性，将因设备稳定性所会引发的问题降到最小。电厂DCS系统中DPU、网络通讯卡必须冗余，剩下的设备则需要有无干扰切换的能力。这能将故障控制在极小的范围内，防止故障扩散，保证整个机组，甚至整个电力网络的安稳运行。A网和B网的主干网络设备也都要做到冗余。

DPU需要更高的对数，以便控制分散；I/O卡件数量需要合理，不能过多也不能过少。既要避免重复信号的过度集中，也要确保有适量的冗余量，如需要将重要辅机布置在不同的DPU中；无法将重要辅机布置在同一DPU的，需要分两个卡箱完成布置任務。

2电厂DCS系统抗干扰措施

2.1隔离

隔离可以分为电源隔离和信号电缆的隔离。

电源隔离：通过在供电线路设隔离变压器，对高频干扰型号进行隔离。

信号电缆的隔离：不同的信号运用不同的电缆，强、弱信号的电缆不能混用，信号电缆与电力电缆应隔离较远铺设和避免平行铺设，防止信号互相影响。

2.2屏蔽

在磁场屏蔽和电场屏蔽中，可通过抑制干扰源，使其不越出区域或是防止外来辐射进入，保护易受干扰的通道。

在铺设信号电缆和电力电缆时，对地屏蔽钢制导管穿线。通过金属板的屏蔽信号的效果，将220V电源线、信号线电缆隔离。由于钢制导管和线缆具有静电屏蔽能力和电磁屏蔽能力，所以它拥有者优良的抗干扰效果。对于不同电压的直流、交流电缆，不同用途的信号电缆，其抗屏蔽性能各不相同。

2.3接地

要想保证电厂DCS系统安全、可靠、抗干扰的运行，首先要保证的就是准确合理的接地，这是电厂DCS系统通信通畅的重要前提。不正确的接地方式不仅会引发干扰，甚至影响电厂DCS的正常运行工作。设计一套考虑周密、合理的电厂DCS系统措施急需出现。

对于接地网尽量进行统一化处理，将所有接地网与接地点互联，同时尽可能避免增大接地网与接地点见得距离。满足接地电阻条件，是DCS系统完成“一点接地”的要求。

通过屏蔽电缆将信号线信号屏蔽，并接入地下。应用单点借地法，将信号线屏蔽层接头接入地下。在接头屏蔽层裸露处，将屏蔽层妥善连接，并用绝缘带包好。

3电厂DCS系统运行可靠性常见影响因素

3.1电厂DCS系统的选用和电厂的实际生产需要不适应

通过合理有效的方式拓宽电厂DCS系统的应用范围，科研人员相继开发了大量不同类型的电厂DCS操作系统，在很大程度上满足了不同产品和不同生产规模的电厂需要。不同的电厂DCS系统运用在相应规模的生产产品中，可以在很大程度上提升电厂DCS系统的可靠性和效率，然而，当电厂DCS系统与所运用的规模生产产品不匹配时，会导致无法满足实际要求或是超负荷运转，电厂DCS系统的可靠性和效率会大幅降低甚至严重损害设备寿命，并引发电厂DCS系统混乱，导致生产事故发生。

3.2电厂OT系统运行故障问题

作为电厂DCS系统核心构件的OT系统在显示运转信息，控制运行商有着至关重要的作用。但在大负荷工作下，设备本身也存在着一些毛病和问题，工人亦有可能发生违规操作，这就很容易导致OT系统出现各种各样的故障，进一步影响着电厂DCS系统的可靠性。

3.3电厂AP系统故障和操作控制网络故障

AP系统信号色为红色时，即为设备出现勿动，典型AP系统工作异常。AP系统相当于电厂DCS系统的神经末梢，对信息的控制和反馈有着重要作用。假如AP系统出现异常，会导致中央处理器无法发出指令的状况发生，进一步影响着电厂DCS系统的可靠性。

4提高电厂DCS系统运行可靠性的一些对策探讨

4.1合理选型

选择电厂DCS系统型号非常重要，对所生产的产品和生产规模要有所了解，从而制定出科学合理、参考性强的电厂DCS系统选型技术标准。通过该选型技术标准，了解DCS系统的组成和功能特点，找出相对应的系统和设备。

4.2建立系统日常巡检制度

建立严格的电厂DCS系统日常巡检制度并严格执行，才能将电厂DCS系统控制存在的问题及早发现处理，避免整个电厂DCS系统的瘫痪。相关责任部门应将责任落实到个人，做事前预测，事中控制，事后跟踪的巡检制度，避免事后推诿、扯皮的事情发生。

4.3增强系统的保养与维修意识淡薄

电厂DCS系统一旦出现问题，造成的损失将是难以估量的。所以，对于提高电厂DCS系统运行可靠性，应从增强电厂员工的保养与维修意识做起。电厂的工作人员通常对于电厂DCS系统保养与维修意识淡薄，在很多情况下甚至是不维修、不保养。因此，加强电厂DCS系统的保养与维修意识，使系统维护制度化和常态化。

4.4确定合理的检修策略和工作流程

不同类型、规模的电厂因为生产产品和生产规模的不同，所用的电厂DCS系统也不尽相同，这就需要我们自定最为合适的检修策略和工作流程。力求所有检修策略合理有效，不可盲目的凭借主要意识决定检修策略，而是要从实际出发，具体情况具体分析，根据现场条件和环境的不同制定不同的检修策略并编制相应的工作流程，以取得最佳工作效果。

参考文献：

[1]史宏俊. 提高电厂DCS系统运行可靠性的研究[J]. 中小企业管理与科技旬刊， 2013（12）：292-292.

[2]李刚. 电站DCS控制系统故障分析及其可靠性提高的探讨[C]. 电站热工自动化技术交流会. 2017.

[3]刘涛.提高电厂DCS控制系统可靠性的策略探究[J].电力系统装备，10（2017）.

[4]刘涛.电厂DCS控制系统可靠性的策略探究[J]. 电力系统装备， 2017（10）.

作者简介：

王凯（1985.1.9——）男，汉族，黑龙江八一农垦大学，本科，电气工程及其自动化专业，现在黑河市热电厂主要从事电气运行及管理工作。