新时期火电厂DCS控制系统故障的应急处理和预防策略

摘要：新时期，火电厂的工作内容比较复杂，需要借助分散控制系统（DistributedControlSystem，DCS）提供控制方面的支持，这也要求加强DCS故障处理和预防工作。首先，分析火电厂DCS常见故障，在此基础上，分析其应急处理方法及预防策略，分别就共性处理原则和硬件故障应急处理方法，以及建设故障感知模式、运用大数据组织预防等进行具体论述，呈现火电厂DCS故障特点的同时，为后续处理和预防活动提供必要参考。

关键词：火电厂分散控制系统应急处理故障预防

EmergencyResponseandPreventionStrategiesforDCSControlSystemFaultsinThermalPowerPlantsintheNewEra

WUXuehua

BaodingThermalPowerPlant，ChinaDatangCorporationLtd.，BaodingCity，HebeiProvince，071000China

Abstract：Theworkcontentofthermalpowerplantsinthe&2tUPHIBqUNNkSsoZxw/xKg==nbsp;neweraisrelativelycomplex，anditisnecessarytousetheDistributedControlSystem（DCS）controlsystemtoprovidecontrolsupport，whichalsorequiresstrengtheningthefaulthandlingandpreventionworkofDCScontrolsystem.Firstly，commonfaultsintheDCScontrolsystemofthermalpowerplantsareanalyzed.Basedonthis，emergencyresponsemethodsandpreventionstrategiesareanalyzed.Specificdiscussionsaremadeoncommonhandlingprinciples，hardwarefaultemergencyresponsemethods，aswellastheconstructionoffaultperceptionmodesandtheuseofbigdatatoorganizeprevention.ThecharacteristicsoffaultsintheDCScontrolsystemofthermalpowerplantsarepresented，andnecessaryreferencesareprovidedforsubsequenthandlingandpreventionactivities..

KeyWords：Thermalpowerplants;DCScontrolsystem;Emergencyresponse;Faultprevention

DCS（DistributedControlSystem）即分散控制系统，是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾独立控制和综合协调目标的控制系统，一般应用于工业生产的仪表和可视化设施管控作业中。包括火电厂在内，多个现代组织和企业应用DCS服务日常工作，效果良好[1]。进一步分析发现，DCS具有工作精度较高和设计复杂的特点，这也意味着该系统可能受到种种因素影响出现故障，影响其控制效果，也波及火电厂日常工作。为提升火电厂工作稳定性、服务DCS发挥作用，就该系统常见故障及其应急处理方法和预防策略等进行分析具有一定的现实意义。

1火电厂DCS常见故障

1.1硬件故障

火电厂DCS可能出现硬件故障，包括设备保护壳体损坏、芯片损伤、线路断线等，这些故障的共性特点在于硬件设施出现明显损毁，不能常规履行职能，多会导致DCS失去控制能力或出现控制能力弱化的问题。从成因上看，导致火电厂DCS硬件故障的因素多样，包括暴力毁伤、过负荷作业、过电流烧毁、老化影响等。以断线故障为例，火电厂DCS需要借助有线线路完成指令下达和信息交互，在持续工作的过程中，线路可能逐步老化，未能及时更换，线路有一定概率出现金属内芯断裂的可能，暴露在外的线路可能因机械碾压和踩踏断裂，持续高负荷工作会加快线路老化速度，断线故障的发生率也因此提升[2]。

1.2通信故障

新时期，火电厂生产作业复杂性更高，其DCS主要依赖实时通信的方式进行信息交互和组织指令下达，这对其通信能力提出了较高要求。部分DCS可能出现通信方面的故障，包括通信中断、信息可辨识度下降等，前者是指DCS完全无法提供通信服务；后者是指DCS内的信号噪音较大，无法有效读取。从成因上看，导致DCS通信故障的因素包括两大类：一是环境因素，如暴露在强电磁环境下的DCS可能受到影响出现通信方面的故障，通信噪音较多；二是电源系统因素，包括供电不稳定、供电中断等，一般会导致通信中断[3]。

1.3指令处理故障

指令处理故障是指火电厂DCS不能按照其默认程序组织控制工作，出现指令混乱、控制不到位等问题，如数据记录错误、不能完成某一个或几个环节的逻辑控制等。指令处理故障是较严重的火电厂DCS故障，主要成因包括程序设定不合理、系统软件功能异常等[4]。以火电厂的供料控制工作为例，借助DCS可保证供料稳定和参数得当，当系统内的程序设定不合理和出现功能异常时，系统难以精准根据生产需要进行供料，出现供料过多、过少等问题。软件功能异常也可能产生类似影响，包括软件BUG、漏洞等，均直接影响DCS的能力，使其无法妥善下达和理解指令[5]。

1.4附加系统故障

附加系统故障是指火电厂DCS的各类辅助结构不能发挥应有作用、影响系统整体功能的情况，包括可视化系统故障、数据记录系统故障、总线系统故障等，这些故障的特点在于不直接影响DCS的核心功能，但会导致其综合价值被削弱，不能最大化服务火电厂各项工作。当数据记录系统出现故障时，即便DCS完成了各项管控作业，火电厂也无法了解其管控的具体内容和时间，难以据此组织进一步的生产优化。

2火电厂DCS故障的应急处理方法

2.1共性处理原则

火电厂DCS出现故障后，需要以各类共性处理方式进行应急控制，包括中断供电、初步排查和安全控制3个方面。

DCS出现的部分故障可能产生安全方面的威胁，如过电流造成的断线故障，人员在检修时可能触电。原则上，在不确定故障类别和成因的情况下，需要切断DCS的电源，在非生产和非作业状态下，使系统静置20min以上，再组织故障排查和处理。部分故障在表现上带有相似性，例如，总线系统故障和芯片故障均影响通信，在故障发生早期难以精准分辨；也有部分故障可能影响DCS多个区域，无法在故障发生时快速进行定位。为保证应急处理效率，需要结合故障表现初步分析最可能导致故障的因素，按照其权重情况进行逐次排查，以提升故障的应急处理效率。安全控制主要关注提升工作安全性，在处理DCS故障时，有针对性地分析安全隐患，如触电、机械伤害等，在保证安全的前提下，进行故障应急处理。

2.2针对性处理方法

2.2.1硬件故障应急处理方法

火电厂的DCS出现硬件故障时，应急处理的关键在于组织数据保护和更换损坏设施。DCS内的工作数据价值较高，且如果硬件损坏严重且不可恢复，其中的数据也会丢失。要求在DCS出现硬件故障后，根据其工作特点临时中断本区域或火电厂全区域内的一般工作，利用便携式设施或远程数据库进行数据的拷贝和独立保存，之后，将损坏的硬件拆除和送修，并以备用设施替换，以快速恢复DCS的基本工作能力。如果损坏硬件仍可使用，则将其作为备用件，反之，则进入报废程序。

2.2.2通信故障的应急处理方法

DCS通信故障的应急处理主要关注控制噪音，保证供电质量。实际工作中，由于火电厂承担发电和输配电职能，其对DCS产生的电磁干扰无法根本消除，主要强调利用抗干扰手段加以应对。如果干扰源位于DCS外部，可选取非金属复合物进行通信系统保护，选取厚度超过0.2cm的设施，将其覆盖于DCS通信模块外侧，以减少干扰源破坏。如果使用了便携式DCS，可将其移动至远离干扰源的区域重新建立现场作业架构。

2.2.3指令处理故障的应急处理方法

DCS出现指令处理故障时，需要暂停该系统工作，对其程序进行检查，判断程序设定是否合理得当，包括程序编写是否合理、注册表工作是否无异常、程序运行记录中是否存在问题等。发现问题，应做现场处理，包括调整程序代表、更新注册表等。如果系统程序稳定无错误，再对软件系统进行性能分析，可通过现场测试的方式评估软件系统是否存在BUG和漏洞，或利用防护软件进行计算机系统和软件的同步检查。发现软件漏洞或BUG后，组织现场修复，或重新下载和安装工作软件，调试无误后，再将其投入到DCS工作中。

2.2.4附加系统故障的应急处理方法

附加系统故障的应急处理主要针对故障表现及其功能定位具体组织，如数据系统故障，该类故障一般因存储空间不足和程序混乱导致。可以根据DCS默认工作参数判读是否存在数据存储量过大、存储空间不足的情况，对一些无价值数据和过期数据进行清理，释放存储空间，重新进行数据记录。如果因程序问题导致数据记录系统出现故障，也应进行程序更正，重新编写或修正错误代码，保证其能够恢复工作能力。

3火电厂DCS故障的预防策略

3.1建设故障感知模式

为保证火电厂DCS故障预防效果，可在实际工作中建设故障感知模式，在故障发生前发现其异常，进行预处理，例如，对于过电流导致的DCS控制系统故障，可建立电流感知模块加以应对。图1所示为电流感知模块的工作简图。

按照图1所示模式，火电厂可以根据DCS正常工作信息、故障信息等建立数据库，当DCS实际工作电流超过安全值时，评估为“电流偏大”，在尚未导致系统故障的情况下发出警报并进行预处理，实现DCS电流有关故障的预防。

3.2运用大数据组织预防

运用大数据组织预防，主要强调发挥大数据客观真实和覆盖性强的特点，进行火电厂DCS故障的预防。

火电厂可以收集与本厂相似的其他电厂工作信息，了解其DCS故障多见类别，作为本厂工作的参考。例如，大数据显示火电厂DCS多见通信故障，本厂未来可加强DCS的通信模块设计，提升抗干扰能力，进而减少该系统出现通信故障的可能，优化故障预防效果。

3.3建设备用工作体系

备用工作体系可提升新时期火电厂DCS故障预防效果，主要借助自动化技术做备用体系和现用体系切换。供电系统图如图2所示。

按照图2所示模式，常规供电系统出现故障隐患时128a1d3db0fd531fdb8b2094911ac1a70b0a5cf64bd5053da04ace23e7b7b2e3，可由智能技术进行感知并切换备用供电系统投入供电作业，保证DCS用电稳定，减少供电中断或供电异常导致的系统故障。

4结语

综上所述，新时期，火电厂DCS故障类别多样，为保证其功能和服务火电厂日常工作，需要加强故障应急处理和预防。现状上看，火电厂DCS常见故障包括硬件故障、通信故障、指令处理故障、附加系统故障等。故障发生后，主张切断电源，在保证安全的基础上，针对其具体表现进行处理。从预防角度出发，可借助现代技术方法和设备建设DCS故障感知模式，并尝试运用大数据组织预防，最后还应5cfd1d68a2ba0339c8128620fa2660147590d208f158b0fd3fa210bc2f0d63e3建设建设备用工作体系，使可能出现的DCS故障得到有效预防和控制，服务火电厂日常工作。

参考文献

[1]陈正升，齐维祥，高敏，等.火力发电厂燃煤管理系统智能控制的研究[J].科技与创新，2023（16）：58-60.

[2]刘聪，陈晓辉，闫俊北.数字化火电厂能源计量与智能化设备自控的联合应用[J].自动化应用，2022（10）：136-138.

[3]高耀岿，王林，高海东，等.火电厂智能控制系统体系架构及关键技术[J].热力发电，2022，51（3）：166-174.

[4]文波.智能控制在火电厂热工自动化中的应用研究[J].新型工业化，2022，12（2）：225-227，232.

[5]韦薇薇.火电厂热工时滞系统智能控制策略研究[D].北京：华北电力大学，2021.