电厂DCS控制保护回路误动作原因与应对措施

电厂DCS控制保护回路误动作原因与应
对措施
河北省唐山市063000
摘要：将DCS控制保护系统应用于电厂，既能保证电厂机组的安全运行，
又能提升电厂的自动化控制水平，大大减轻了工作人员的劳动强度，降低电厂的
生产经营成本。

但由于DCS是由计算机控制系统、通信单元、I/O卡件、显示单
元（CRT）及大量的通信线缆组成，因此极易受到各种主客观因素的影响造成控
制回路误动作，影响电厂的稳定运行，提高了安全事故发生的概率。

因此，必须
加强其抗干扰能力，提高DCS控制系统运行的稳定性，确保电厂生产的安全性和
连续性。

关键词：电厂热控DCS系统；控制保护回路；原因；对策
一、电厂DCS系统的概述及特点
DCS控制系统是一种利用先进的计算机技术对生产过程集中操作、监视、管
理及分散控制的控制技术。

这种控制系统既不同于集中式控制系统，也不同于分
散的仪表控制系统，它是由信号处理技术、计算机技术、通信网络技术、测量控
制技术和人机接口技术互相渗透发展而成的。

其控制思想是集中操作、配置灵活、分散控制、分级管理、组态方便。

分布控制系统以其高可靠性、实用性、功能强
大而成为发电厂控制中最为实用的系统之一。

DCS也成为发电厂不可缺少的重要
系统，发电厂不能失去DCS。

DCS系统具有各种强大的功能，诸如数据采集、数
据存储、自动控制、保护连锁、历史数据记录等等。

通过DCS的运用。

发电厂的
自动控制水平、管理水平、经济效益全面得到提高。

1、开放性。

DCS控制系统内采用局域网方式通信，实现信息传输，采用标准化、系列化、开放式和模块化设计，当需要扩充或改变系统功能时，可将新增计
算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，不会影响到系统中其他计算机的
工作。

2、灵活性。

通过组态软件将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统
结构采用容错设计，所以某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。

此外，由于系统中各台计算机所承担的任务较单一，可以针对需要实现的功能采
用具有特定结构和软件的专用计算机，以提高系统中每台计算机的可靠性。

3、易于维护。

功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的
特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况
下在线更换，迅速排除故障。

而且各个工作站之间通过通信网络传送各种数据，
整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

4、控制功能齐全。

控制算法丰富．集连续控制、顺序控制、批处理控制于
一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加
入所需的特殊控制算法。

DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、
操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的
服务器、工业控制计算机和可编程控制器构。

二、电厂热控DCS控制保护回路误动作原因
1、硬件设施故障。

在整个电厂热控DCS系统当中，硬件设施为其执行部位，根据所接收工作指令自动运行。

在电路接触异常、元器件损坏、电流电压电源标
准输出不良的情况下，接收到的工作指令可能存在差错，根据错误工作指令执行
的操作会使自身出现故障，影响相关联的监控系统的运行，进而引发驱动效果异常。

DCS系统如出现指令信号错误，则硬件在错误信号的指引下，将导致整个控
制保护回路发生误动作故障。

热工原件出现故障的主要原因是元器件设施质量不
合格，当元器件质量不符合试验和测量标准时，就会存在故障隐患，有可能引发DCS系统控制保护回路误动作。

2、软件故障。

所谓的热控DCS软件故障实际上就是内部逻辑的故障，系统
内部逻辑不完善或者内部逻辑出现错误都会导致DCS系统出现误动作。

造成逻辑
出错的主要原因在于电厂机组在生产调试过程或者在大规模整改之后对发电机组
的特性进行了调整，调整后的机组设备与原DCS系统设计的函数曲线及参数控制
逻辑不匹配。

3、人为操作失误。

电厂热控DCS系统具有较高的自动化水平，在硬件设施
和相关逻辑数据完善的情况下，人为操作是对系统后续运转状况影响最大的因素，同时也是导致热控误动作的关键因素。

电厂操作人员的操作失误主要发生于设备
检修养护以及系统操作过程中，具体原因包括操作人员未按照相关规章标准严格
执行、工作状态差、专业技术水平不足等，这些原因会造成信号识别错误、DCS
系统接线不正确，最终导致控制保护回路误动作。

例如，作为热控管理的主要内
容之一，在进行系统保护操作时，相关工作人员需要根据测量信号，具体设置系
统的保护功能，但是在实际设置时，工作人员可能会减少程序，没有根据测量信
号进行重新设置，而是直接投入保护，导致出现机组投汽机故障，进而引发DCS
系统控制保护回路误动作，造成电厂严重经济损失。

4、外部环境因素。

DCS系统运行外部环境主要影响系统的模拟量和开关量，
在外部运行环境的湿度和温度出现剧烈波动、周围粉尘量过高或系统振动过于强
烈时，系统具有较大出现拒动作或误动作的可能性。

例如，DCS系统位于强磁环
境中，在电导耦合与外部电磁辐射的影响下，系统的设备信号会受到干扰，出现
信号错误或信号无法显示的情况。

系统设备如出现卡套接触不良、螺丝松动情况，也会影响设备信号。

三、电厂热控DCS控制保护回路误动作的应对措施
1、规范电路逻辑参数。

热控DCS系统在运行过程中常出现因逻辑问题而导
致的信号异常。

针对该问题，必须进一步规范电路逻辑参数，保证逻辑的正确性
与合理性。

在具体进行系统逻辑参数设计时，必须严格遵循机组标准，提升系统
容错率，切实降低故障频率。

在系统日常运行过程中，要注意对参数的修正，及
时对分析数据、控制参数、运行曲线进行更新，确保DCS系统控制保护回路参数
和机组性能参数相适应，以此保证机组的稳定运行。

在对电路逻辑参数规范的过
程中，也可以对元器件系统设施进行逻辑优化，提升热控DCS系统的稳定性，降
低元器件设施故障。

2、改善DCS电源切换问题。

在电厂热控DCS控制保护系统中，供电主要采
用的是两路独立电源，但具体操作环节中，切换电源的形式是使用两条冗余电路，极易造成设备电源出现故障，而且生产运作时，此问题极易被忽视。

通常情况下，电源切换电路应该由两个继电路构成，负荷由两个继电路分别承担，但若其中某
条电路电压不稳定时，极易存在电源环流问题的发生，造成整个DCS控制系统供
电异常。

针对目前存在的电源切换问题，可采用以下形式完成电路的切换。

在DCS电源供电切换过程中涉及到的主要原理是负载电源作为第一路电源，辅助供
电电源为第二路电源，当主供电电源运行正常的情况下，整个系统供电以主供电
源为重点，此设计方案可确保电源切换回路时更加安全可靠。

另一条电路负载切
换回路采用的原理与其相似，只需要把第一路、第二路位置进行适当调整便可以
实现。

3、增强DCS系统的抗干扰能力。

①在DCS系统中，首先将正确接地地点选定，将接地系统不断进行完善，促进系统接地方式的提升。

②在接地操作环节，
通常情况下选择的是截面较大的通道线，接地时使用的电阻应在2Ω以内。

③接
地极时尽可能选择距离建筑物15m的位置。

同时，还要考虑到DCS系统接地点和
强设备之间的距离要合理，保持在10m以上，以增强DCS系统抗干扰性能。

4、改善热控就地设备的工作环境条件。

在对电厂热控DCS控制保护回路误
动作产生的原因进行分析后可知，若要确保系统更加安全可靠，就要重视热控就
地设备工作环境的选择。

除了要保证设备尽可能与热源、干扰及辐射区域保持安
全距离以外，还要在就地设备接线盒设计方面做到防潮，并且密封性要好，具备
较强的防腐蚀性。

结束语
在电厂日常生产及运行过程中，DCS控制保护回路系统的应用非常重要。

DCS
控制系统自身具备了较为明显的优势，但是同时也存在诸多不足，这就需要在应
用过程中采用科学合理的方法将问题解决。

在将电源切换问题改善的同时，不断
提高系统抗干扰能力，重视热控就地设备工作环境条件的优化，确保系统能够稳
定安全地运行，避免出现保护回路问题的发生。

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