浅谈分散控制系统常见问题

杜 君

(重庆大唐国际石柱发电有限责任公司，四川 重庆 409106)

1 引言

分散控制系统作为一种对生产过程进行监视、控制、操作和管理的典型控制系统，既具有监视功能，又具有控制功能，完成满足了日益发展的大型火电单元机组的热工自动化要求。其综合了计算机技术、通信技术、CRT显示技术和过程控制技术即4C技术，以其良好的可操作性、可靠性、维护方便和故障率低等优点，成为电厂生产实时过程控制的核心和应用广泛的控制系统。分散控制系统作为现代大型火力发电厂的大脑，如果其出现异常，将会使系统失控，出现不可预知的事故，甚至导致火灾、爆炸等事故，给发电企业带来严重损失。本文对于分散控制系统的检查维修的相关经验进行总结，将分散控制系统的优缺点进行讨论，总结出解决常见问题的方法，改进分散控制系统的维护手段。

2 分散控制系统的常见问题分析

2.1 环境的相关问题

对于火力发电厂来说，影响分散控制系统正常运行的因素有分散控制系统的接地、电子室、控制室的环境等条件。电厂环境的优劣对于分散控制系统的运行具有直接的影响:电厂供电电源的相关影响能够直接导致系统的不良运行，电缆的安放和外部装置能否及时地清理干净也是一个影响设备正常运行的原因。对于这些电厂周围环境造成的影响因素来说，可以进行一些整顿，比如在分散控制系统进行总供电的设计时进行预备电源的设置，对系统的最大负荷量要有一定的宽限，同时还要对系统的管理进行严格的监督，要制定比较行之有效的管理制度，还要进行环境的清洁，确保机器不会受到灰尘的影响。对于系统的周围要进行空调等温控设备的设置，经常进行温度的测量和记录，对电源的电压和线路的电流进行定期测量，对于性能有衰弱的电气设备要进行及时的维修和更新，要确保电厂的外部环境不会对电厂的日常工作造成影响。

2.2 干扰

干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。对于分散控制系统来说，其系统本身就可能出现干扰信号，如分布电容、分布电感引起的耦合感应、电磁场辐射感应、多点接地造成的电位差引起的干扰和寄生振荡引起的干扰等，都会影响其自身系统的正常运转，但分散控制系统很大一部分信号干扰通常是来自于外部，如大型电力设备的强电流、高压母线的高压电场的交变磁场，通信广播发射的无线电波等干扰都会影响到系统自身的运转。信号干扰造成的信号失误或是一些设备的错误使用，严重的甚至造成大面积设备的瘫痪，影响到整个系统的正常工作，也影响到电厂的日常工作。信号干扰一般发生的都比较突然，在发生时不易找出源头，即使察觉也不能很好地消除，因此，为了避免信号干扰给系统带来的失误，应该尽量避免电厂周围有其它信号的干扰，要在电厂运行之前及时做好信号的屏蔽工作，还要严格的进行接地处理。对于系统的信号线也要远离比较强的信号干扰源，还要进行电源的稳定工作，防止电源发生波动，定期检测预备电源的正常工作性，确保电源能够随时正常稳定地工作。在电源被检查出一些故障时，要将不会影响到的电路进行相关模式的切换，以便不受到影响的电路能够正常的工作，对于比较重要的分散控制系统控制地区，对于日常人员要禁用电子设备。

2.3 线路问题

在单元机组中，计算机的通信网络由交换设备、传送设备、接入设备及终端设备组成，对信息进行传送和处理的系统。目前，在分散控制系统中应用最多的网络结构为总线结构和环形结构两种，其原因在于这两种网络拓扑结构既可通过采用冗余通道提高网络的可靠性，又保持了网络结构的简单性。信息通常是利用令牌通信协议的模式进行传输，一旦计算机总控制源一端的线路出现故障或是电厂中设备的变化引起电阻变化，这些都会使得系统的线路发生故障，由于一些地方的线路连接控制设备或是一次元件，这会使得一旦环境稍有恶化就会发生网络的故障，影响网络的运作，且铺线比较复杂，很难进行检修，一旦检修人员进行了线路的改动而造成系统的运作失灵，就会影响到整个系统的正常运转。在维修过程中，当系统正常运行时对于总线路的节点和接口处不要进行轻易改动，对于通信的电缆线路和电源的电缆线路要进行分开铺设，这样才能够避免线路信号产生相互干扰，如果能够在线路表面套上保护套，那么防干扰效果更好。对于系统在不运作时要及时检测线路的电阻变化，一旦发现电阻的不正常变化时要进行及时的维修和更新。对于计算机系统的通信问题，要进行通信接口的单向设定，对于分散控制系统的运作要保障能够进行数据的单向传输，对于系统的数据管理要进行集中处理，还要对于系统的病毒预防做好准备工作。

2.4 DPU 故障

DPU即分散处理单元是实现火电厂生产过程中相对独立子系统的数据采集、控制和保护功能的装置，是实施各种控制策略的平台，也是系统网络和控制网络之间的枢纽。由于DPU控制功能的集中、涩及的现场设备多，一旦在机组运行期间发生异常，对机组安全运行影响非常大。目前分散控制系统DPU均采用了互为备用的冗余配置，一台DPU处于主控状态，另一台处于跟踪状态，且每台DPU均能独立运行、实时跟踪，以实现在线维护和调试。当冗余DPU中的一台出现故障且离线时，自动将另一台DPU由备用状态切换为主控运行，则不会对机组安全运行产生直接危害，但会降低机组的安全系数。若在处理过程中异常继续扩大，造成另一台DPU也发生故障时，将导致这对DPU控制的设备全部失控，从而引起机组跳闸。所以在分散控制系统正常运行期间，如果发生DPU故障，为了尽快恢复系统正常运行，一般采用直接将故障DPU更换。

2.5 接插件问题

(1)分散控制系统接插件是对电缆和电缆接头进行通断电路提速的手段，对线路接触的地方要进行安全的测验，对不能进行导通的地方要做好绝缘处理。

系统的接触件常常会发生接触不良的问题，接触件是接通插件的主要零件，能够对接插件进行导电。接触件的构造一定要合理，对材料的选用一定要谨慎，对机械的尺寸和表面打磨的粗糙度也要进行控制，还要进行热处理，周围环境的不良调控和接触件的不正确使用也会使得接插件的接入部位接触不良。对于可能产生的相关问题，可以进行以下诊断:①进行电路的瞬间检测。对系统的控制插件都要在动态电路的环境下使用，静态电路的状态下很难进行电阻的正常检验。要进行电路完全的动态检验，进行电路可靠性的检验。②对系统的单孔的分离力的检验。系统线路中的单孔部位的分离力比较小，在受到外力冲击或是振动的干扰之下很可能发生信号的短暂性断裂，因此对于比较重要的接插件要进行插拔力测试，预防系统当中单孔分离力太小而造成了信号的间断。

(2)线路和设备之间的绝缘工作:绝缘工作能够使得各部件能够正常工作的同时，也能够进行比较整齐的排列，使得各接触件之间保持绝对的绝缘，能够正常的工作，减少故障的发生。要做好绝缘工作，就要对分散控制系统的相关控制设备和插件进行定时清理，保证设备不会被灰尘影响到正常的运作。设备当中通常存在的一些难以清理的死角要进行专业的清洁，加大清洁的频率，对各插件和插件的槽位进行仔细的清洁，使得每一部分都能够在绝缘的状态下进行良好运作。

3 结语

随着火力发电机组向超高参数、大容量、高效率的单元机组发展，热力系统和主、辅设备变得更加的复杂，其自动化监控水平不断的提高，单元机组分散控制系统的功能范围不断扩大，由于分散控制系统本身故障引起的障碍、事故时有发生，对单元机组安全经济的运行造成了严重影响。因此，对于火电机组分散控制系统常见的问题要进行分析和研究，要总结过去的经验，预防分散控制系统出现问题，要及时采取预防措施。实践证明，加强管理、完善制度是确保分散控制系统安全运行的关键。保证设备运行环境、防范硬件故障、及时备份软件及数据、减少人为误动、提高设备健康水平，是防止分散控制系统故障的有效手段。

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