電廠分散控制系統的故障分析及維護措施

摘要：分散控制系統在電廠中運用廣泛，是電廠控制系統的重要組成部分，能夠對電廠內部各項機組設備的安全運行提供有力的保障。分散控制系統故障是電廠維修中的常見故障，也是維修工作的重點。文章就電廠分散控制系統的基本概念做出論述，分析了其存在的故障及原因，并提出了一些維護措施，以供參考。

關鍵詞：電廠控制系統；分散控制系統；機組設備；系統故障；電廠維修 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）27-0154-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.079

分散控制系統類型較多，從國內實際情況來說，電廠采用的分散控制系統一般有TXP型、I/ASeries型、WDPF型以及XDPS-400型等。不同類型的分散控制系統，其基本技術架構、系統特點和相應指標都具有一定的差別。因此對于分散控制系統的故障分析，要根據系統類型對號入座，進行科學合理的故障檢查和維修處理。

1 分散控制系統的基本概念簡述

分散控制系統是新一代的儀表控制系統，其以微處理元件為基礎，以集中顯示操作、控制功能分散、分而治之和整體協調為基本原則，由過程監控級和過程控制級共同構成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統。分散控制系統的技術為4C、計算機（computer）、顯示（CRT）、控制（Control）以及通訊（Communication）。具體來說，分散控制系統具備開放的結構，能夠提供多個層次的數據接口。系統主要由現場控制站、操作員站、工程師站、機柜、數據系統和電源等部分組成。分散控制系統的硬件條件良好，能夠在諸多惡劣的工作環境中保持穩定高效的工作性能。加之其漢化的平臺強大，能夠對用戶自主開發和組態復雜控制等提供強有力的支持。分散控制系統的各種數據信息主要集中在顯示器上顯示和打印機打印，使控制系統在物理和功能上形成了明確區分。一般來說，分散控制系統的可利用率接近百分之百，無故障產生的平均時間保持在10萬小時以上，能夠對電廠的生產過程進行全方位不間斷監控，保證電廠相關工作沒有盲區，能夠一直處于監控之下。

2 電廠分散控制系統常見故障

2.1 分散控制系統硬件故障

硬件故障是分散控制系統的最常見故障，對分散控制系統來說，其一般分為硬件和軟件兩個系統部分。對于DCS系統來說，其硬件系統一般包括通訊模塊、處理器模塊以及I/O模塊三個部分，人機接口和過程通道是硬件故障最常見的兩類問題，比如人機接口故障，就會控制系統運轉異常、球標失靈、部分設備無法進行操作等。球標失靈的主要原因在于球標老化、油污粉塵導致接觸失靈等。而I/O接口故障，一般是由于連接線接觸不良或是卡鍵老化導致出現問題。除此之外，控制設備故障和信息采集設備故障也是最為常見的硬件問題。控制設備故障和主控電路、設備配置有直接關聯，其中大多數問題是由于設備線路老化所致。

2.2 分散控制系統電源故障

電源故障的問題雖然發生的幾率不大，但是并不是說不會發生，而且其后果十分嚴重。電源出現故障將會導致分散控制系統的控制功能失效，無法對各部元器件進行控制管理，造成系統運行失效甚至崩潰，給電廠帶來不必要的損失，是DCS系統最為嚴重的故障之一。對于DCS系統來說，其出現電源故障的原因是多方面的，一般有四個方面的因素：第一是電源內部發生故障或者保險配置不合理引起電源中斷，進而造成分散控制系統整體運轉停止；第二是電源插接頭不穩，致使系統電壓不穩，給系統運行帶來負面影響；第三是供電方式交換，引起電源出現瞬間終端的現象，由于電壓沖擊給系統各部元器件帶來損傷，進而造成系統控制功能失效；第四是其他方面的原因導致模塊受損，無法進行正常工作，進而引發電源故障。

2.3 分散控制系統信號干擾故障

信號干擾故障是分散控制系統在實際運行中很常見的一個問題，所謂信號干擾故障，即指在分散控制系統正常運行時，其他與系統無關的信號闖入控制系統，對系統的工作信號形成了強烈干擾，使系統采集的數據或發出的指令與設定存在偏差，進而在相應的工作結果上體現出明顯的問題。信號干擾故障的成因是干擾信號，干擾信號一般有三個來源：第一是電源電路產生干擾信號。在電廠發電系統中，各種設備開閉都會產生電壓噪聲，其闖入分散控制系統就會給系統的控制工作帶來很大的負面沖擊；第二是接地產生干擾。當系統接地點位分布不合理，就會造成系統接地點之間存在電位差，進而引起接地電源電流變化，對控制系統產生影響；第三是外部無線信號干擾。外部無線信號也會對分散控制系統產生很大的干擾，諸如手機信號、收音機信號等。

2.4 分散控制系統網絡通信故障

網絡通信故障是出現在系統操作中的一種常見故障，由于分散控制系統進行不同控制層切換，會造成網絡通信阻塞或是通信出現混亂。網絡通信故障最直接的表現就是各系統信號無顯示，I/O接口紅燈閃爍。這種情況一般是控制系統同時處理過多信息導致CPU總線通信阻塞。通信故障對于分散控制系統的數據采集、傳輸和處理都會產生很大的影響，其不僅會阻礙系統的正常工作，甚至

還會導致部分設備甚至整個系統發生更嚴重的故障。

3 電廠分散控制系統的維護措施

3.1 加強控制系統的日常維護

加強日常維護對于減少控制系統故障，維持系統正常穩定運行具有重大意義。日常維護故障一般應該從系統的基本點出發，做好基礎維護。一般來說，日常維護第一需要貫徹相關系統管理制度，使制度深入人心，確保相關員工能夠在日常工作中按照規定進行，減少誤操作對系統帶來的影響；第二要維護系統工作環境溫度，保持氣溫穩定，保證溫度變化不超過5℃，避免系統設備出現啟動困難；第三要維持溫度穩定，也可以起到減慢設備線路老化的作用；第四要加強軟件使用，確保使用正版軟件，拒絕盜版軟件，避免因軟件問題給系統帶來問題；第五要加強對系統接地進行維護，避免接地點出現電位差引發系統故障；第六要加強防靜電的工作，避免系統遭受磁場干擾。

3.2 加強對控制系統的針對性維護

日常維護只是從基本需求出發，其只能在基本層面進行故障排查，無法對一些深層次的問題進行處理。針對性維護及針對系統常見故障進行專項維護，比如對于常見電源故障，就可以加強對電源的維護工作；對信號干擾故障，就該加強排除外部信號源的工作。總的來說，針對性維護從三個方面入手：第一，對控制站及操作站的電源、計算機進行定期停機檢修。控制站和操作站是分散控制系統的兩個重要環節，其電源和計算機均關系到兩個環節的正常控制工作，只有進行定期檢修，排除潛在的問題，才能保證其維持正常工作；第二，對系統接地和供電系統進行接地電阻測試。系統接地產生的電位差會給系統帶來較大的危害，定期進行接地電阻測試，排除可能存在的接地問題，對于控制系統來說具有十分重要的作用；第三，對控制系統進行冗余測試，使系統保持在正常的運行狀態。

3.3 加強對系統回路和傳感器的維護

分散控制系統中回路和傳感器眾多，由于其具有分散控制功能，所以對于不同的控制對象，其控制回路和傳感器是不一樣的。加強對系統回路和傳感器的維護，需要從三個方面入手：第一是維護回路完整性。系統回路在經過一段時間工作后，可能由于外部原因或是內部原因出現斷路或是誤接，因此需要加強維護避免出現回路斷開或是接入其他回路，造成系統控制功能失效；第二是維護傳感器的完整性，避免傳感器在工作中逐漸老化或是遭受其他外界因素影響產生失效，確保其能夠在系統中進行精準快速的工作；第三是加強回路和傳感器的檢修更換。維護工作不具備針對性，其是以保證相關設備的正常運行為出發點。但是檢修不一樣，其是以發現問題解決問題為目的進行的相關工作。對于系統回路和傳感器而言，只有加強檢修更換，才能保證其不出現意外故障，影響系統的整體運轉。

3.4 加強對系統電源的維護

電源故障對系統造成的影響十分巨大，因此加強對系統電源的維護具有十分重要的作用。加強對電源的維護，主要應該以定期進行冗余實驗，即定期進行電源系統冗余切換實驗，在此基礎上還需對UPS電源進行切換檢查。一般來說，電源維護的主要內容有對電源電池進行充放電、對I/O模塊進行定期檢查、及時更換老化線路和元件、檢查電源系統接地分布、檢查線路接頭是否穩定良好、檢查系統的散熱設備是否正常等。可以說系統電源維護是分散控制系統的重點維護措施，也是避免不必要故障發生的有效手段，能夠大大提升系統的安全性和穩定性。

4 結語

分散控制系統在電廠中能夠發揮重大的作用，其可以對電廠各部元件設備進行分別控制，又能夠協調統一各部功能。分散控制系統可能發生的故障較多，引發故障的原因也多種多樣，因此在日常工作中需要加強對系統的維護檢修，排除存在的問題，確保系統安全可靠運行。

參考文獻

[1] 王俐，李樹強，蔡文超.DCS集散控制系統的故障原因及運行管理[J].中國新技術新產品，2010，（17）.

[2] 劉煥發，劉永文.DCS系統應用與維護經驗淺談[J].自動博覽，2009，（1）.

[3] 孟磊.論電廠分散控制系統的故障原因及處理措施[J].民營科技，2011，（12）.

作者簡介：楊勇（1987-），男，湖北襄陽人，湖北華電西塞山發電有限公司助理工程師，研究方向：電廠檢修工。

（責任編輯：蔣建華）