电厂分散控制系统的故障分析及维护措施

摘要：分散控制系统在电厂中运用广泛，是电厂控制系统的重要组成部分，能够对电厂内部各项机组设备的安全运行提供有力的保障。分散控制系统故障是电厂维修中的常见故障，也是维修工作的重点。文章就电厂分散控制系统的基本概念做出论述，分析了其存在的故障及原因，并提出了一些维护措施，以供参考。

关键词：电厂控制系统；分散控制系统；机组设备；系统故障；电厂维修 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2015）27-0154-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.079

分散控制系统类型较多，从国内实际情况来说，电厂采用的分散控制系统一般有TXP型、I/ASeries型、WDPF型以及XDPS-400型等。不同类型的分散控制系统，其基本技术架构、系统特点和相应指标都具有一定的差别。因此对于分散控制系统的故障分析，要根据系统类型对号入座，进行科学合理的故障检查和维修处理。

1 分散控制系统的基本概念简述

分散控制系统是新一代的仪表控制系统，其以微处理元件为基础，以集中显示操作、控制功能分散、分而治之和整体协调为基本原则，由过程监控级和过程控制级共同构成的以通信网路为纽带的多级计算机系统。分散控制系统的技术为4C、计算机（computer）、显示（CRT）、控制（Control）以及通讯（Communication）。具体来说，分散控制系统具备开放的结构，能够提供多个层次的数据接口。系统主要由现场控制站、操作员站、工程师站、机柜、数据系统和电源等部分组成。分散控制系统的硬件条件良好，能够在诸多恶劣的工作环境中保持稳定高效的工作性能。加之其汉化的平台强大，能够对用户自主开发和组态复杂控制等提供强有力的支持。分散控制系统的各种数据信息主要集中在显示器上显示和打印机打印，使控制系统在物理和功能上形成了明确区分。一般来说，分散控制系统的可利用率接近百分之百，无故障产生的平均时间保持在10万小时以上，能够对电厂的生产过程进行全方位不间断监控，保证电厂相关工作没有盲区，能够一直处于监控之下。

2 电厂分散控制系统常见故障

2.1 分散控制系统硬件故障

硬件故障是分散控制系统的最常见故障，对分散控制系统来说，其一般分为硬件和软件两个系统部分。对于DCS系统来说，其硬件系统一般包括通讯模块、处理器模块以及I/O模块三个部分，人机接口和过程通道是硬件故障最常见的两类问题，比如人机接口故障，就会控制系统运转异常、球标失灵、部分设备无法进行操作等。球标失灵的主要原因在于球标老化、油污粉尘导致接触失灵等。而I/O接口故障，一般是由于连接线接触不良或是卡键老化导致出现问题。除此之外，控制设备故障和信息采集设备故障也是最为常见的硬件问题。控制设备故障和主控电路、设备配置有直接关联，其中大多数问题是由于设备线路老化所致。

2.2 分散控制系统电源故障

电源故障的问题虽然发生的几率不大，但是并不是说不会发生，而且其后果十分严重。电源出现故障将会导致分散控制系统的控制功能失效，无法对各部元器件进行控制管理，造成系统运行失效甚至崩溃，给电厂带来不必要的损失，是DCS系统最为严重的故障之一。对于DCS系统来说，其出现电源故障的原因是多方面的，一般有四个方面的因素：第一是电源内部发生故障或者保险配置不合理引起电源中断，进而造成分散控制系统整体运转停止；第二是电源插接头不稳，致使系统电压不稳，给系统运行带来负面影响；第三是供电方式交换，引起电源出现瞬间终端的现象，由于电压冲击给系统各部元器件带来损伤，进而造成系统控制功能失效；第四是其他方面的原因导致模块受损，无法进行正常工作，进而引发电源故障。

2.3 分散控制系统信号干扰故障

信号干扰故障是分散控制系统在实际运行中很常见的一个问题，所谓信号干扰故障，即指在分散控制系统正常运行时，其他与系统无关的信号闯入控制系统，对系统的工作信号形成了强烈干扰，使系统采集的数据或发出的指令与设定存在偏差，进而在相应的工作结果上体现出明显的问题。信号干扰故障的成因是干扰信号，干扰信号一般有三个来源：第一是电源电路产生干扰信号。在电厂发电系统中，各种设备开闭都会产生电压噪声，其闯入分散控制系统就会给系统的控制工作带来很大的负面冲击；第二是接地产生干扰。当系统接地点位分布不合理，就会造成系统接地点之间存在电位差，进而引起接地电源电流变化，对控制系统产生影响；第三是外部无线信号干扰。外部无线信号也会对分散控制系统产生很大的干扰，诸如手机信号、收音机信号等。

2.4 分散控制系统网络通信故障

网络通信故障是出现在系统操作中的一种常见故障，由于分散控制系统进行不同控制层切换，会造成网络通信阻塞或是通信出现混乱。网络通信故障最直接的表现就是各系统信号无显示，I/O接口红灯闪烁。这种情况一般是控制系统同时处理过多信息导致CPU总线通信阻塞。通信故障对于分散控制系统的数据采集、传输和处理都会产生很大的影响，其不仅会阻碍系统的正常工作，甚至

还会导致部分设备甚至整个系统发生更严重的故障。

3 电厂分散控制系统的维护措施

3.1 加强控制系统的日常维护

加强日常维护对于减少控制系统故障，维持系统正常稳定运行具有重大意义。日常维护故障一般应该从系统的基本点出发，做好基础维护。一般来说，日常维护第一需要贯彻相关系统管理制度，使制度深入人心，确保相关员工能够在日常工作中按照规定进行，减少误操作对系统带来的影响；第二要维护系统工作环境温度，保持气温稳定，保证温度变化不超过5℃，避免系统设备出现启动困难；第三要维持温度稳定，也可以起到减慢设备线路老化的作用；第四要加强软件使用，确保使用正版软件，拒绝盗版软件，避免因软件问题给系统带来问题；第五要加强对系统接地进行维护，避免接地点出现电位差引发系统故障；第六要加强防静电的工作，避免系统遭受磁场干扰。

3.2 加强对控制系统的针对性维护

日常维护只是从基本需求出发，其只能在基本层面进行故障排查，无法对一些深层次的问题进行处理。针对性维护及针对系统常见故障进行专项维护，比如对于常见电源故障，就可以加强对电源的维护工作；对信号干扰故障，就该加强排除外部信号源的工作。总的来说，针对性维护从三个方面入手：第一，对控制站及操作站的电源、计算机进行定期停机检修。控制站和操作站是分散控制系统的两个重要环节，其电源和计算机均关系到两个环节的正常控制工作，只有进行定期检修，排除潜在的问题，才能保证其维持正常工作；第二，对系统接地和供电系统进行接地电阻测试。系统接地产生的电位差会给系统带来较大的危害，定期进行接地电阻测试，排除可能存在的接地问题，对于控制系统来说具有十分重要的作用；第三，对控制系统进行冗余测试，使系统保持在正常的运行状态。

3.3 加强对系统回路和传感器的维护

分散控制系统中回路和传感器众多，由于其具有分散控制功能，所以对于不同的控制对象，其控制回路和传感器是不一样的。加强对系统回路和传感器的维护，需要从三个方面入手：第一是维护回路完整性。系统回路在经过一段时间工作后，可能由于外部原因或是内部原因出现断路或是误接，因此需要加强维护避免出现回路断开或是接入其他回路，造成系统控制功能失效；第二是维护传感器的完整性，避免传感器在工作中逐渐老化或是遭受其他外界因素影响产生失效，确保其能够在系统中进行精准快速的工作；第三是加强回路和传感器的检修更换。维护工作不具备针对性，其是以保证相关设备的正常运行为出发点。但是检修不一样，其是以发现问题解决问题为目的进行的相关工作。对于系统回路和传感器而言，只有加强检修更换，才能保证其不出现意外故障，影响系统的整体运转。

3.4 加强对系统电源的维护

电源故障对系统造成的影响十分巨大，因此加强对系统电源的维护具有十分重要的作用。加强对电源的维护，主要应该以定期进行冗余实验，即定期进行电源系统冗余切换实验，在此基础上还需对UPS电源进行切换检查。一般来说，电源维护的主要内容有对电源电池进行充放电、对I/O模块进行定期检查、及时更换老化线路和元件、检查电源系统接地分布、检查线路接头是否稳定良好、检查系统的散热设备是否正常等。可以说系统电源维护是分散控制系统的重点维护措施，也是避免不必要故障发生的有效手段，能够大大提升系统的安全性和稳定性。

4 结语

分散控制系统在电厂中能够发挥重大的作用，其可以对电厂各部元件设备进行分别控制，又能够协调统一各部功能。分散控制系统可能发生的故障较多，引发故障的原因也多种多样，因此在日常工作中需要加强对系统的维护检修，排除存在的问题，确保系统安全可靠运行。

参考文献

[1] 王俐，李树强，蔡文超.DCS集散控制系统的故障原因及运行管理[J].中国新技术新产品，2010，（17）.

[2] 刘焕发，刘永文.DCS系统应用与维护经验浅谈[J].自动博览，2009，（1）.

[3] 孟磊.论电厂分散控制系统的故障原因及处理措施[J].民营科技，2011，（12）.

作者简介：杨勇（1987-），男，湖北襄阳人，湖北华电西塞山发电有限公司助理工程师，研究方向：电厂检修工。

（责任编辑：蒋建华）