火电DCS管理及故障预控

李娇

（国家电投集团协鑫滨海发电有限公司，江苏 滨海 224500）

0 引言

随着社会经济的快速发展，电力市场竞争加剧，机组容量越来越大，火电厂DCS作为发电机组的重要组成部分，是火电机组运行的“神经系统”，在火电机组中地位和重要性不言而喻。而DCS运行的安全性和可靠性会受到环境、硬件、软件、管理等多种因素影响。新建机组的DCS运行时间不长，有些问题还未暴露，为了提前预控隐患，结合DCS日常管理工作总结、分析、探讨如何提高DCS的安全性和可靠性，为新建机组DCS细化管理提供参考[1]。

1 DCS管理及故障预控

1.1 日常管理

DCS的日常巡检要求包括：根据设备运行环境、设备状态显示、系统监视状态等制定标准巡检卡，按照标准进行巡检，时刻监控DCS运行状况，及时发现问题，及时处理问题，无法立刻处理的须制定对应安全和技术措施。（1）运行环境要求。不同品牌的DCS硬件对环境温度、湿度、粉尘、振动、电磁干扰等有详细的要求。高温对控制器的影响很大，当工作环境温度超过控制器承受上限时，元器件的温度远高于环境温度，会造成控制器工作异常，首先体现在数据采集不刷新，而且还会影响元器件的使用寿命。同时同一个电子设备间，可能有几个品牌DCS硬件，温度要求不同，所以同一个电子间的环境温度要综合考虑到各个电子设备的温度要求。另外相对湿度45%～75%为宜，湿度过高会结露，湿度过低会产生静电。粉尘、振动、电磁干扰等按要求满足条件[2]。（2）软硬件巡检。控制器、IO卡、电源、网络通信模件、交换机、GPS、风扇、服务器、历史站、工程师站等硬件状态指示灯正常，无异常报警，巡检标准上要有对应指示灯的详细说明，便于核对。系统软件对各个硬件运行状态监视，控制器负荷率，网络负荷率，冗余控制器无异常切换（检修时切换主控制器在同一侧便于发现），CP模件无离线，控制柜、网络柜和电源柜无超温报警，各个机柜无电源失电报警，服务器通讯正常无报警，通讯卡无报警，画面刷新显示正常等。（3）严禁DCS接入非专用移动存储设备，尤其是投产初期的火电厂，存在部分外来技术人员使用移动存储设备。现在有的火电厂两台机组DCS通过交换机都连接至公用DCS，一旦系统中毒，后果不堪设想。DCS中各个电脑USB接口可以在系统中封掉，确保网络安全，避免DCS病毒入侵。（4）DCS操作制定标准的操作卡，日常逻辑画面修改、保护条件投退操作等常规DCS操作标准化，避免误操作导致系统故障、逻辑混乱、数据库错乱和保护误动拒动。有的DCS支持机组运行在线修改，有的不支持，支持在线修改的操作前要做好异常的事故预想，同时相关组态、画面、数据库和系统要及时备份，修改内容做好修改记录，做好技术资料收集整理[3]。（5）服务器、历史站、工程师站等电脑长期运行存在系统垃圾，物理内存和磁盘空间过满导致历史站无法保存数据或者服务器死机，要定期关注处理。（6）数据库和历史数据定期备份，重要的服务器、工程师站都要做系统镜像，以免数据丢失无法恢复。DCS中强制内容要定期排查，确保与强制记录本内容一致，无遗忘未恢复强制条件，保证保护连锁逻辑安全可靠。（7）DCS工程师站、操作员站等人机接口系统应分级授权使用，根据权限不同设置不同口令密码，密码定期更换，并做好记录。（8）日常DCS故障维护，须详细记录明故障现象、原因分析、处理过程、处理结果等。

1.2 检修管理

DCS系统的问题很多时候在日常维护时无法处理，停机前提前做好规划，严格按照DCS检修规程制定检修文件包进行标准化检修。

停机检修维护：（1）数据库、历史数据和系统备份，停机后、检修前、后都要进行备份，专用移动存储设备保存。（2）在线控制器与数据库中的数据是否需要同步，需要同步的修改参数后及时同步后再进行数据库备份。（3）模件、服务器、风扇、机柜等各种硬件清灰，机柜滤网定期更换。（4）电源冗余切换试验，供电电源电压范围测量记录，尤其注意各种电源模块转换后的电压范围，某些DCS电源模块时间久了转换电压不符合要求。（5）控制器冗余切换试验，控制器负荷率测试记录。（6）网络冗余切换试验，网络负荷率测试记录。（7）抗干扰性能测试。（8）输入输出通道精度测试。（9）接地检查，全面检查DCS所有机柜接地情况，避免接地遗漏、损坏和不规范等造成干扰。（10）GPS功能检查。（11）SOE功能测试。（12）服务器冗余切换。（13）机柜接线检查、紧固，图纸实时更新并粘贴。（14）强制条件检查、记录。（15）DCS杀毒软件与系统完全兼容，定期更新，确保检修不缺项、不漏项。（16）对系统软件（包括操作系统和应用软件）的任何修改，包括版本升级和安装补丁，都应及时进行备份，并做好记录。（17）逻辑、画面、参数修改前要备份，修改要后有详细的修改内容记录。（18）DCS中的各种工作站要利用停机机会进行重启，清理系统缓存，提升电脑运行速度[4]。

1.3 隐患排查整改

基建期DCS存在不完善，要进行隐患排查整改。根据《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》《火力发电厂热工保护系统设计技术规定》《火力发电厂分散控制系统技术条件》《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》《火电厂热控系统可靠性配置与事故预防》等电力行业的标准、规程和热工技术监督要求进行排查整改。

常见隐患排查整改：（1）报警不完善，各种电源失电报警、机柜温度超温报警、可实现的硬件监视报警排查优化，确保正确、无遗漏。（2）各种保护测点变化速率判断坏质量，变化速率设置合理，避免不合理导致保护误动和拒动。（3）一些辅机保护存在单点保护，尤其是辅网设备，某个保护测点接线松动或接点氧化等都会误跳设备，建议对照可靠性配置要求对单点保护逻辑进行优化和增加报警。（4）重要保护测点要独立分布在不同IO卡件，控制器间通讯涉及主保护的要采用硬接线，提高可靠性。（5）重要模拟量三个测点全部坏质量进行跳机保护，要根据实际情况考虑是否必须。尤其是西门子DEH系统中的ETS保护，三个测点都坏质量会跳机，TSI系统送来的测点通道故障也参与主保护，这种容易发生保护误动。（6）重要保护要考虑逻辑时序问题，避免时序先后错误导致保护误动或者拒动。（7）有的机柜风扇与DCS控制器共用一路电源，要排查整改。供电电源接线牢固，无受力、无虚接，无其他杂七杂八设备使用DCS专用电源。（8）机柜接地规范标准，无遗漏，接地施工不规范导致通道频繁烧毁甚至模件损坏。例如电源接地和信号接地接错，接地电阻不符合要求等。（9）DCS机柜内预制电缆无接头松动或者电缆受力，进行整改重新布线。（10）机柜防尘滤网清洁，气孔符合要求，无过大或者过小现象，定期清洗更换。（11）机柜内甩开的无用接线，包扎固定。（12）机柜进线、出线孔洞封堵严密。（13）机柜粘贴图纸与实际一致，避免导致误操作[5]。

1.4 典型事故案例

举例说明DCS运行中存在的一些不起眼的故障案例，不重视就可能带来严重的后果。

（1）主机DCS和脱硫DCS在同一网段，脱硫DCS未和主机DCS同质化管理，外来技术人员私自使用U盘接入脱硫DCS导致整个网段的DCS操作员站中毒大面积蓝屏死机。（2）工作人员退热控保护无人监护，置“0”和置“1”一念之差，导致设备跳闸。（3）机组运行时，未做好充分预控措施，修改下装逻辑导致信号翻转，设备跳闸。（4）控制柜电源模块质量问题，转换后的电压等级偏低，导致机柜失电报警。（5）有的保护联锁有测点坏质量判断，强制测点、投退保护的时候不注意坏质量判断，导致设备跳闸或误动。（6）容错服务器清灰，清灰前不进行数据库和系统备份，清灰时不注意技巧，按照普通电脑进行清灰，在第一台服务器清灰后未开机正常就开始清理第二台服务器，最后两台服务器均无法启动，甚至导致数据库丢失。（7）DCS实际网络构架与技术图纸不符，未采取预控措施就进行事故处理，结果误动设备，要确保DCS的机柜接线图和网络拓扑图与实际一致，才能在DCS问题处理时心里有底。（8）DCS组态、画面、数据库、系统未定期备份，因为硬件或系统问题，服务器无法启动，无法重新复制一台新服务器，后果处理很麻烦。（9）软件升级，未考虑升级版本与系统兼容性，升级后导致系统异常。（10）机组运行期间，控制器异常、监控系统失灵、服务器故障等都应该编制应急预案，在机组停运期间进行应急演练，为运行期间提供技术支撑。（11）控制器故障，冗余切换异常。在检修期间要进行控制器冗余切换，而且切换要放在清灰、电缆紧固之后，防止之前冗余切换正常，后由于某种检修工作导致切换不成功。停机检修的细致程度在一定程度上可以降低控制器切换不成功的概率。

对于同类DCS系统发生的异常事件都要组织学习、分析、讨论，举一反三，制定预控措施防止同类事故的再次发生，并不断更新优化DCS巡检标准、定期工作，加强DCS日常巡检维护，加强停机检修标准化，从多个方面进行故障预控，确保DCS安全可靠运行。

1.5 人员管理

基建期热控人员水平各有不同，加强人员管理避免误操作。（1）DCS操作权限进行分级管理，避免人员误操作。（2）利用各种停机检修机会进行理论和实操培训，提高人员DCS技术水平。（3）技术人员DCS操作严格按照标准操作卡进行操作，保护投退、测点强制要一人操作一人监护。（4）DCS出现的各种故障案例，组织热工人员进行分析、学习，并形成经验反馈单，避免同类型事故发生。（5）多与同类型DCS的兄弟单位保持沟通交流，避免相同故障的发生，取长补短，创新创造，确保本厂DCS安全稳定运行。（6）多关注一些电力安全相关的微信公众号推送的DCS案例事故，多了解多反思多整改。

2 结论

本文重点针对DCS日常管理内容和检修管理项目及其注意事项进行阐述，从日常的精细化管理、停机的标准化检修对DCS故障进行预控。同时根据相关电力规程、技术标准对DCS存在的安全隐患进行排查整改。列举日常典型的故障案例警醒热工人员，在DCS日常维护管理中要注意细节，避免小细节导致严重后果。社会在进步，技术在革新，DCS的细化管理和故障预控也要与时俱进，琢磨钻研，精益求精，不断改进，不停提升。同时总结分享经验也为其它新建电厂DCS管理和故障预控提供参考意义。