火電DCS管理及故障預控

李嬌

（國家電投集團協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司，江蘇 濱海 224500）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力市場競爭加劇，機組容量越來越大，火電廠DCS作為發(fā)電機組的重要組成部分，是火電機組運行的“神經(jīng)系統(tǒng)”，在火電機組中地位和重要性不言而喻。而DCS運行的安全性和可靠性會受到環(huán)境、硬件、軟件、管理等多種因素影響。新建機組的DCS運行時間不長，有些問題還未暴露，為了提前預控隱患，結合DCS日常管理工作總結、分析、探討如何提高DCS的安全性和可靠性，為新建機組DCS細化管理提供參考[1]。

1 DCS管理及故障預控

1.1 日常管理

DCS的日常巡檢要求包括：根據(jù)設備運行環(huán)境、設備狀態(tài)顯示、系統(tǒng)監(jiān)視狀態(tài)等制定標準巡檢卡，按照標準進行巡檢，時刻監(jiān)控DCS運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理問題，無法立刻處理的須制定對應安全和技術措施。（1）運行環(huán)境要求。不同品牌的DCS硬件對環(huán)境溫度、濕度、粉塵、振動、電磁干擾等有詳細的要求。高溫對控制器的影響很大，當工作環(huán)境溫度超過控制器承受上限時，元器件的溫度遠高于環(huán)境溫度，會造成控制器工作異常，首先體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集不刷新，而且還會影響元器件的使用壽命。同時同一個電子設備間，可能有幾個品牌DCS硬件，溫度要求不同，所以同一個電子間的環(huán)境溫度要綜合考慮到各個電子設備的溫度要求。另外相對濕度45%～75%為宜，濕度過高會結露，濕度過低會產(chǎn)生靜電。粉塵、振動、電磁干擾等按要求滿足條件[2]。（2）軟硬件巡檢?？刂破鳌O卡、電源、網(wǎng)絡通信模件、交換機、GPS、風扇、服務器、歷史站、工程師站等硬件狀態(tài)指示燈正常，無異常報警，巡檢標準上要有對應指示燈的詳細說明，便于核對。系統(tǒng)軟件對各個硬件運行狀態(tài)監(jiān)視，控制器負荷率，網(wǎng)絡負荷率，冗余控制器無異常切換（檢修時切換主控制器在同一側便于發(fā)現(xiàn)），CP模件無離線，控制柜、網(wǎng)絡柜和電源柜無超溫報警，各個機柜無電源失電報警，服務器通訊正常無報警，通訊卡無報警，畫面刷新顯示正常等。（3）嚴禁DCS接入非專用移動存儲設備，尤其是投產(chǎn)初期的火電廠，存在部分外來技術人員使用移動存儲設備?，F(xiàn)在有的火電廠兩臺機組DCS通過交換機都連接至公用DCS，一旦系統(tǒng)中毒，后果不堪設想。DCS中各個電腦USB接口可以在系統(tǒng)中封掉，確保網(wǎng)絡安全，避免DCS病毒入侵。（4）DCS操作制定標準的操作卡，日常邏輯畫面修改、保護條件投退操作等常規(guī)DCS操作標準化，避免誤操作導致系統(tǒng)故障、邏輯混亂、數(shù)據(jù)庫錯亂和保護誤動拒動。有的DCS支持機組運行在線修改，有的不支持，支持在線修改的操作前要做好異常的事故預想，同時相關組態(tài)、畫面、數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)要及時備份，修改內容做好修改記錄，做好技術資料收集整理[3]。（5）服務器、歷史站、工程師站等電腦長期運行存在系統(tǒng)垃圾，物理內存和磁盤空間過滿導致歷史站無法保存數(shù)據(jù)或者服務器死機，要定期關注處理。（6）數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)定期備份，重要的服務器、工程師站都要做系統(tǒng)鏡像，以免數(shù)據(jù)丟失無法恢復。DCS中強制內容要定期排查，確保與強制記錄本內容一致，無遺忘未恢復強制條件，保證保護連鎖邏輯安全可靠。（7）DCS工程師站、操作員站等人機接口系統(tǒng)應分級授權使用，根據(jù)權限不同設置不同口令密碼，密碼定期更換，并做好記錄。（8）日常DCS故障維護，須詳細記錄明故障現(xiàn)象、原因分析、處理過程、處理結果等。

1.2 檢修管理

DCS系統(tǒng)的問題很多時候在日常維護時無法處理，停機前提前做好規(guī)劃，嚴格按照DCS檢修規(guī)程制定檢修文件包進行標準化檢修。

停機檢修維護：（1）數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)備份，停機后、檢修前、后都要進行備份，專用移動存儲設備保存。（2）在線控制器與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是否需要同步，需要同步的修改參數(shù)后及時同步后再進行數(shù)據(jù)庫備份。（3）模件、服務器、風扇、機柜等各種硬件清灰，機柜濾網(wǎng)定期更換。（4）電源冗余切換試驗，供電電源電壓范圍測量記錄，尤其注意各種電源模塊轉換后的電壓范圍，某些DCS電源模塊時間久了轉換電壓不符合要求。（5）控制器冗余切換試驗，控制器負荷率測試記錄。（6）網(wǎng)絡冗余切換試驗，網(wǎng)絡負荷率測試記錄。（7）抗干擾性能測試。（8）輸入輸出通道精度測試。（9）接地檢查，全面檢查DCS所有機柜接地情況，避免接地遺漏、損壞和不規(guī)范等造成干擾。（10）GPS功能檢查。（11）SOE功能測試。（12）服務器冗余切換。（13）機柜接線檢查、緊固，圖紙實時更新并粘貼。（14）強制條件檢查、記錄。（15）DCS殺毒軟件與系統(tǒng)完全兼容，定期更新，確保檢修不缺項、不漏項。（16）對系統(tǒng)軟件（包括操作系統(tǒng)和應用軟件）的任何修改，包括版本升級和安裝補丁，都應及時進行備份，并做好記錄。（17）邏輯、畫面、參數(shù)修改前要備份，修改要后有詳細的修改內容記錄。（18）DCS中的各種工作站要利用停機機會進行重啟，清理系統(tǒng)緩存，提升電腦運行速度[4]。

1.3 隱患排查整改

基建期DCS存在不完善，要進行隱患排查整改。根據(jù)《火力發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)設計技術規(guī)定》《火力發(fā)電廠熱工保護系統(tǒng)設計技術規(guī)定》《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)技術條件》《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)驗收測試規(guī)程》《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求及編制釋義》《火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預防》等電力行業(yè)的標準、規(guī)程和熱工技術監(jiān)督要求進行排查整改。

常見隱患排查整改：（1）報警不完善，各種電源失電報警、機柜溫度超溫報警、可實現(xiàn)的硬件監(jiān)視報警排查優(yōu)化，確保正確、無遺漏。（2）各種保護測點變化速率判斷壞質量，變化速率設置合理，避免不合理導致保護誤動和拒動。（3）一些輔機保護存在單點保護，尤其是輔網(wǎng)設備，某個保護測點接線松動或接點氧化等都會誤跳設備，建議對照可靠性配置要求對單點保護邏輯進行優(yōu)化和增加報警。（4）重要保護測點要獨立分布在不同IO卡件，控制器間通訊涉及主保護的要采用硬接線，提高可靠性。（5）重要模擬量三個測點全部壞質量進行跳機保護，要根據(jù)實際情況考慮是否必須。尤其是西門子DEH系統(tǒng)中的ETS保護，三個測點都壞質量會跳機，TSI系統(tǒng)送來的測點通道故障也參與主保護，這種容易發(fā)生保護誤動。（6）重要保護要考慮邏輯時序問題，避免時序先后錯誤導致保護誤動或者拒動。（7）有的機柜風扇與DCS控制器共用一路電源，要排查整改。供電電源接線牢固，無受力、無虛接，無其他雜七雜八設備使用DCS專用電源。（8）機柜接地規(guī)范標準，無遺漏，接地施工不規(guī)范導致通道頻繁燒毀甚至模件損壞。例如電源接地和信號接地接錯，接地電阻不符合要求等。（9）DCS機柜內預制電纜無接頭松動或者電纜受力，進行整改重新布線。（10）機柜防塵濾網(wǎng)清潔，氣孔符合要求，無過大或者過小現(xiàn)象，定期清洗更換。（11）機柜內甩開的無用接線，包扎固定。（12）機柜進線、出線孔洞封堵嚴密。（13）機柜粘貼圖紙與實際一致，避免導致誤操作[5]。

1.4 典型事故案例

舉例說明DCS運行中存在的一些不起眼的故障案例，不重視就可能帶來嚴重的后果。

（1）主機DCS和脫硫DCS在同一網(wǎng)段，脫硫DCS未和主機DCS同質化管理，外來技術人員私自使用U盤接入脫硫DCS導致整個網(wǎng)段的DCS操作員站中毒大面積藍屏死機。（2）工作人員退熱控保護無人監(jiān)護，置“0”和置“1”一念之差，導致設備跳閘。（3）機組運行時，未做好充分預控措施，修改下裝邏輯導致信號翻轉，設備跳閘。（4）控制柜電源模塊質量問題，轉換后的電壓等級偏低，導致機柜失電報警。（5）有的保護聯(lián)鎖有測點壞質量判斷，強制測點、投退保護的時候不注意壞質量判斷，導致設備跳閘或誤動。（6）容錯服務器清灰，清灰前不進行數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)備份，清灰時不注意技巧，按照普通電腦進行清灰，在第一臺服務器清灰后未開機正常就開始清理第二臺服務器，最后兩臺服務器均無法啟動，甚至導致數(shù)據(jù)庫丟失。（7）DCS實際網(wǎng)絡構架與技術圖紙不符，未采取預控措施就進行事故處理，結果誤動設備，要確保DCS的機柜接線圖和網(wǎng)絡拓撲圖與實際一致，才能在DCS問題處理時心里有底。（8）DCS組態(tài)、畫面、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)未定期備份，因為硬件或系統(tǒng)問題，服務器無法啟動，無法重新復制一臺新服務器，后果處理很麻煩。（9）軟件升級，未考慮升級版本與系統(tǒng)兼容性，升級后導致系統(tǒng)異常。（10）機組運行期間，控制器異常、監(jiān)控系統(tǒng)失靈、服務器故障等都應該編制應急預案，在機組停運期間進行應急演練，為運行期間提供技術支撐。（11）控制器故障，冗余切換異常。在檢修期間要進行控制器冗余切換，而且切換要放在清灰、電纜緊固之后，防止之前冗余切換正常，后由于某種檢修工作導致切換不成功。停機檢修的細致程度在一定程度上可以降低控制器切換不成功的概率。

對于同類DCS系統(tǒng)發(fā)生的異常事件都要組織學習、分析、討論，舉一反三，制定預控措施防止同類事故的再次發(fā)生，并不斷更新優(yōu)化DCS巡檢標準、定期工作，加強DCS日常巡檢維護，加強停機檢修標準化，從多個方面進行故障預控，確保DCS安全可靠運行。

1.5 人員管理

基建期熱控人員水平各有不同，加強人員管理避免誤操作。（1）DCS操作權限進行分級管理，避免人員誤操作。（2）利用各種停機檢修機會進行理論和實操培訓，提高人員DCS技術水平。（3）技術人員DCS操作嚴格按照標準操作卡進行操作，保護投退、測點強制要一人操作一人監(jiān)護。（4）DCS出現(xiàn)的各種故障案例，組織熱工人員進行分析、學習，并形成經(jīng)驗反饋單，避免同類型事故發(fā)生。（5）多與同類型DCS的兄弟單位保持溝通交流，避免相同故障的發(fā)生，取長補短，創(chuàng)新創(chuàng)造，確保本廠DCS安全穩(wěn)定運行。（6）多關注一些電力安全相關的微信公眾號推送的DCS案例事故，多了解多反思多整改。

2 結論

本文重點針對DCS日常管理內容和檢修管理項目及其注意事項進行闡述，從日常的精細化管理、停機的標準化檢修對DCS故障進行預控。同時根據(jù)相關電力規(guī)程、技術標準對DCS存在的安全隱患進行排查整改。列舉日常典型的故障案例警醒熱工人員，在DCS日常維護管理中要注意細節(jié)，避免小細節(jié)導致嚴重后果。社會在進步，技術在革新，DCS的細化管理和故障預控也要與時俱進，琢磨鉆研，精益求精，不斷改進，不停提升。同時總結分享經(jīng)驗也為其它新建電廠DCS管理和故障預控提供參考意義。