DCS分散控制系統(tǒng)安全分析

陳國(guó)運(yùn)

武漢凱迪電力工程有限公司，湖北武漢 430223

0 引言

在大型火電機(jī)組的控制過(guò)程中應(yīng)用DCS分散控制系統(tǒng)能夠大幅度地提升機(jī)組的自動(dòng)化水平。目前的火電廠中已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用了DCS分散控制系統(tǒng)，雖然有效提升了機(jī)組的自動(dòng)化水平，但是作為大型火電機(jī)組的控制核心，一旦該系統(tǒng)的任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，便會(huì)導(dǎo)致各種故障或者問(wèn)題（例如，機(jī)組跳閘、裝置失靈、設(shè)備損壞以及其它危及電網(wǎng)安全的故障或者問(wèn)題）。DCS分散控制系統(tǒng)在我國(guó)的火電廠應(yīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間，通過(guò)統(tǒng)計(jì)與分析該系統(tǒng)近幾年的運(yùn)行故障和異常問(wèn)題可以發(fā)現(xiàn)，DCS分散控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面和應(yīng)用方面均存在著許多因素會(huì)導(dǎo)致影響火電機(jī)組的運(yùn)行安全。正是因?yàn)橐陨显?，需要提升DCS分散控制系統(tǒng)的設(shè)備性能和應(yīng)用技術(shù)水平，強(qiáng)化熱控技術(shù)的監(jiān)督力度，借此來(lái)提升DCS分散控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行水平。

1 影響DCS分散控制系統(tǒng)安全的若干因素分析

1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性方面

高可靠水平的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是保證DCS分散控制系統(tǒng)安全的重要的基礎(chǔ)性因素，它的安全級(jí)別應(yīng)該要顯著高于機(jī)組的可靠性水平。影響的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全的因素可能存在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，也有可能存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制造環(huán)節(jié)、安裝調(diào)試環(huán)節(jié)或者維護(hù)環(huán)節(jié)，如果在以上環(huán)節(jié)當(dāng)中沒有遵照相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范認(rèn)真核對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力、系統(tǒng)組態(tài)以及自我診斷能力，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性便根本得不到保證。同時(shí)，工作環(huán)境對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常也會(huì)產(chǎn)生非常的影響。具體而言，首先，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境的溫度和濕度要求非常嚴(yán)格。在溫度方面，如果工作環(huán)境的溫度每增加10℃，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性便會(huì)大幅度降低1/4；如果工作環(huán)境溫度超過(guò)60℃，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的故障率便會(huì)急劇增加；同時(shí)，溫度的變化加速各種元器件的老化。在濕度方面，如果工作環(huán)境濕度過(guò)低，便會(huì)出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，如果靜電電壓大于2 kV時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性水平便會(huì)顯著降低。其次，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境的空氣潔凈度要求很高。如果空氣中塵土過(guò)多，則塵土進(jìn)入到計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)當(dāng)中，不僅有可能增加磁盤和磁頭之間的磨損幾率，還會(huì)增加電子元件與集成電路的短路事故的發(fā)生率。

1.2 電源的可靠性方面

UPS（Uninterruptible Power Supply，不間斷電源）是DCS分散控制系統(tǒng)的典型的電源供應(yīng)形式。影響電源系統(tǒng)供電質(zhì)量高低的各種因素（例如，供電電壓、瞬時(shí)停電時(shí)間間隔、額定容量以及頻率波動(dòng)等級(jí)等）均會(huì)直接威脅DCS分散控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。通常情況下，只有保證供電系統(tǒng)的備用電源的切換時(shí)間在5 ms的范圍內(nèi)，同時(shí)確保DCS分散控制系統(tǒng)的控制器不會(huì)因?yàn)殡娫辞袚Q出現(xiàn)輸出錯(cuò)誤和初始化等問(wèn)題才能夠保證DCS分散控制系統(tǒng)的安全性；否則，極易出現(xiàn)系統(tǒng)拒動(dòng)和誤動(dòng)等問(wèn)題。

1.3 操作人員方面

操作人員的誤操作是影響DCS分散控制系統(tǒng)安全性的重要因素之一。導(dǎo)致操作人員出現(xiàn)誤操作的因素類型非常之多，大體上分為以下幾種情況：專業(yè)水平較低、操作失誤、錯(cuò)誤判斷、監(jiān)護(hù)不到位、管理存在漏洞等。

2 針對(duì)影響DCS分散控制系統(tǒng)安全因素的防范建議

2.1 提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性程度

第一，DCS系統(tǒng)的運(yùn)行管理是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)日常巡檢，各種軟件管理，熱工備件管理等；加強(qiáng)軟件管理，組態(tài)的修改必須按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，同時(shí)必須及時(shí)備份修改前后的所有組態(tài)信息，存檔備查；DCS系統(tǒng)備件的存放應(yīng)滿足制造廠的要求，定期對(duì)備件進(jìn)行檢查[1]。當(dāng)DCS裝置發(fā)生故障，需用備件更換時(shí)，使用前必須對(duì)備件進(jìn)行功能測(cè)試，以防患于未然[2]；

第二，DCS系統(tǒng)檢修管理是DCS系統(tǒng)檢修時(shí)必須要有合理的檢修工藝和程序，應(yīng)重視DCS系統(tǒng)檢修項(xiàng)目和周期，檢修項(xiàng)目依據(jù)DCS系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)，隨機(jī)組大修至少進(jìn)行以下項(xiàng)目的檢修[3]：軟件的備份，核實(shí)控制模件標(biāo)志和地址；清掃電源、模件及防塵濾網(wǎng)，檢查及緊固控制柜接線，接地系統(tǒng)檢查，冷卻風(fēng)扇檢修，電源測(cè)試；重要測(cè)量和保護(hù)信號(hào)線路絕緣檢查：電子室溫度、濕度及含塵量檢修前測(cè)試，檢修后復(fù)查；模件電源及冗余模件的切換試驗(yàn)；報(bào)警及保護(hù)功能測(cè)試；通訊、手操站檢查等。

2.2 提升電源的可靠性水平

第一，定期用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量關(guān)鍵接線端子的溫度，做好技術(shù)檔案記錄，注意溫升；用萬(wàn)用表測(cè)量主電源與備用電源電壓，做好記錄，注意電壓波動(dòng)。第二，利用大、小修停機(jī)期間做電源切換試驗(yàn)。切換是否正常，切換時(shí)間間隔是否符合技術(shù)規(guī)范[4]。第三，電廠是一個(gè)高電壓、大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)干擾的環(huán)境，必須進(jìn)行計(jì)算機(jī)接地系統(tǒng)的檢查[5]。

2.3 采用綜合措施降低認(rèn)為失誤率

降低人為因素導(dǎo)致的操作失誤對(duì)于提升DCS分散控制系統(tǒng)的安全性而言非常關(guān)鍵。

第一，構(gòu)建嚴(yán)格具體可行的管理制度。在制度上積極推動(dòng)檢修作業(yè)指導(dǎo)書的建立，在進(jìn)行大型作業(yè)之前必須進(jìn)行事故的預(yù)測(cè)，保證危險(xiǎn)點(diǎn)分析的規(guī)范化和制度化，并將檢修項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)逐步推廣；

第二，大力推行各種培訓(xùn)活動(dòng)。利用各種自我培訓(xùn)活動(dòng)和技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)來(lái)提升操作人員的綜合素質(zhì)，尤其是通過(guò)專業(yè)培訓(xùn)提升操作人員的工作責(zé)任性以及對(duì)DCS分散控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的警覺性。

總之，保證DCS分散控制系統(tǒng)的安全性對(duì)于火電廠的安全運(yùn)行而言非常重要。

[1]劉一福.分散控制系統(tǒng)安全可靠性分析及建議[J].中國(guó)電力，2006(5)：125-126.

[2]聞躍軍.分散控制系統(tǒng)DCS在電氣系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J].今日科苑，2008(10)：202-203.

[3]許繼剛.大型火電廠分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)新進(jìn)展[J].中國(guó)電力，2006(10)：114-116.

[4]潘菊初.分散控制系統(tǒng)DCS中的實(shí)時(shí)網(wǎng)與非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)[J].自動(dòng)化儀表，2007(S1)：212-215.

[5]姜久超，郭玉霞，馬文華，周丙臣.集散DCS節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)安全措施分析[J].煤炭技術(shù)，2010(1)：256-258.