分析热工DCS保护误动原因及措施

分析热工DCS保护误动原因及措施发表时间：2019-10-28T15:16:14.587Z 来源：《电力设备》2019年第12期作者：程明[导读] 摘要：计算机技术和自动控制技术等在电网中应用范围的不断扩大，推动了智能电网的发展，但DCS在应用的过程中，产生保护误动和拒动的可能性较大，影响设备运行的可靠性，甚至在设备发生故障后无法正常启动保护动作，造成故障的扩大，所以尽可能的降低DCS保护误动和拒动的发生概率至关重要。

（山西省晋城市阳城国际发电有限责任公司山西省晋城市 048102）摘要：计算机技术和自动控制技术等在电网中应用范围的不断扩大，推动了智能电网的发展，但DCS在应用的过程中，产生保护误动和拒动的可能性较大，影响设备运行的可靠性，甚至在设备发生故障后无法正常启动保护动作，造成故障的扩大，所以尽可能的降低DCS 保护误动和拒动的发生概率至关重要。

关键词：热工DCS保护；误动原因；措施当机组在正常运行中重要的主辅设备出现异常或参数超过正常可控的范围时，热工保护可紧急联动相关的设备，采取相应的措施对主辅设备加以保护，将设备损失和机组故障降到最低，从而避免发生机组重要设备受损的严重后果。

目前由于热工保护系统的原因，依然存在着保护误动和保护拒动的情况。

保护误动指因系统自身原因或故障引起系统保护动作，从而造成机组主辅设备故障停运，保护拒动是指机组主辅设备出现故障时，保护系统因各种原因发生系统故障造成系统保护未动作。

1.概述DCS也称为分布式控制系统，主要包括人机接口、控制站、通讯网络及现场仪表四大部分。

其中人机接口是计算机和操作人员建立关联的主要渠道，可以实现信息输入和输出作用。

不同制造厂家的DCS设备中，配置也有所差异。

一般供电状况下人机接口才会良好运行。

现场控制站是核心部件，可完成所有相关方案的设置和处理。

通讯网络则包括通信模块、交换机等部分。

当下DCS厂家制造中，系统多个部件可与整个单元同时供电，但是交换机内部的网络单元较为特殊，一般是单独供电。

最后现场仪表、阀门等对整个系统运行和功能的实现起到保障作用。

2.电厂热工DCS保护误动和拒动原因分析2.1系统软硬件故障电厂热工DCS控制系统，是基于各项机械硬件与软件的配合使用而实现的，因此此系统的基础就在于其软硬件，而当软硬件出现了故障，就可能造成保护功能的误动和拒动。

此外，火力发电厂会对DCS系统进行一系列的启停检测，此项检测的实施主要是通过DCS本身的查询电压来完成的，而大多数的DCS控制系统，其为了防治外部电路对系统再次影响，会在每个端子板上设置保险丝，以此在短路或受到强电压时，保险丝会自行熔断，以此对整体电路进行保护，但保险丝为了起到保险的作用，其熔点往往较低，时常会因为设备高频率运作而熔断，此时电路通知系统保护功能就会启动或因为无法检测具体原因而产生误动、拒动。

2.2电缆接线故障分析在现代社会发展的观念之下，多数的火力发电厂为了实现更高效率的运行，会对自身工作环境进行优化，以此来提高自身运作的频率，这样的做法在有相应的技术支撑前提下，确实可以良好的实现目的，但是因为火力发电站本身运行的特点，其环境当中可能产生高温、粉尘、潮湿等现象，此类现象会对发电厂内的电缆接线造成侵蚀，在时间的推移之下，电缆接线就容易出现老化现象，进而频繁发生短路等电力故障，例如，机头高温区穿过的电缆绝缘性被破坏的概率较高，由此诱发的保护误动概率也相对较高。

此时DCS保护功能也会因为此类现象就产生保护误动、拒动的现象。

2.3人为操作不规范相关工作人员在进行日常维护等操作的过程中，如果对万用表的使用、两票三制制度的落实、接线操作过程等不规范可能诱发DCS系统误动或拒动问题的发生。

例如操作人员在不确定测量信号状态的前提下，直接投入汽机真空低保护，可能直接导致保护误动的发生。

2.4热工元件故障热工元件处于阀门位置灯位置或承受的温度、压力等发生变化，在运行的过程中可能会出现错误的信号，诱发保护误动、拒动，包括多方面元件：温度、液位、压力等会造成的主机、辅机保护的误动，而原因正是误发出保护信号。

有的元件出现了老化现象和质量问题，没有冗余设置和识别这些其实都是热工元件发生故障最重要的原因。

设备的电源有时候也会出现一些故障，热工自动化水平一直在提高，DCS系统中的一些过程节制站电源故障的停机保护会在热工的保护被插手。

因此我们看到电源故障引发的热工误动也是越来越多。

热控设备的电源插件接触不良和电源系统设计的不完善是造成电源故障的最主要原因。

3.预防DCS保护功能误动和拒动的对策3.1注重DCS电源切换的问题在DCS系统当中其供电主要是通过两个独立的冗余电源来实现的，此两条供电线路在进行切换时，很容易造成设备电源的故障，例如电源环流等，而为了对此类现象进行预防，就需要在电源切换时重视其中的原理。

在电源切换时，首先需要将某一电源作为主要负荷电源，在将另外的电源作为辅助电源，在此基础上将电源切换机制设置为：只要主电源正常运行，那么辅助电源则不会开启，以此首先可以降低电源切换的频率，其次当主电源失效时，辅助电源可以及时跟上，进而避免DCS保护功能误动和拒动现象。

3.2提升系统的抗干扰性系统在运行的过程中，会受到多方面的干扰，提升其抗干扰性可以提升其稳定性，减少保护误动、拒动等问题的发生。

笔者以系统接地抗干扰能力提升为例，电厂操作人员在进行接地的过程中，选用截面在20平方毫米以上的通道线，并将接地电阻、接地极与建筑物的距离、接地点与强设备的距离分别控制在2Ω以下、15米左右和10米以上，这样可以使系统接地受强设备、电压、电流等方面的干扰降至最低，降低保护拒动、误动的发生概率。

3.3建立严格的人工管理制度虽然电厂的智能化、自动化水平大幅提升，但人工操作任务仍较多，人工操作不规范不仅会导致电力设备、电路性能的下降和使用寿命的缩减，而且可能诱发更加严重的电力事故，所以在降低保护拒动和误动发生的过程中，电厂应认识到通过制度规范、系统培训等措施提升操作人员的安全意识和操作技能，并利用健全的权责机制，提升操作人员对操作规范性的重视程度的重要性。

严格的人工管理制度内容主要包括：工作规范、工作准则、工作内容、职责划分、处罚机制等等，其中工作规范、工作准则、工作内容、职责划分，主要是为了加强人工对工作的认知，而处罚机制则是为了加强人工对自身工作行为的管制，以免因为马虎大意的工作态度而对DCS系统造成影响。

在人工管理制度完善的全体下，即可有效的降低人工不稳定性而引发的DCS系统保护功能的误动和拒动现象。

3.4优化就地设备的作业环境虽然电厂在生产的过程中产生的高温、潮湿和粉尘在目前的生产条件下无法得到全面的控制和处理，但在就地设备安装和设计的过程中，应尽可能使其适应就地作业环境或使就地作业环境对其产生的威胁降至最低。

例如在安装就地设备的过程中，应结合实际需要和现场环境等，尽可能将其安装在与辐射性强、干扰性强、温度高的设备最远的地方，在设计的过程中，尽可能提升就地设备接线盒的密封性、耐腐蚀性、防潮性等，减缓绝缘性被破坏的速度。

4.提高热工DCS保护的可靠性为了确保设备的安全运行，严格做好日常巡检工作至关重要，在此基础上，还需要抓住一切机组停运机会，全面认真检查各端子板的驱动电源保险和端子板的外回路电源保险等是否正常，端子板的固态继电器是否紧固，所有预制电缆的插头是否紧固等内容，以最大程度地规避系统硬件设计不完善带来的风险。

保护误动和保护拒动都会给正常运行中的机组带来严重的事故，尤其是保护拒动会使机组设备造成严重的损坏，不仅造成不必要的经济损失，还会因保护拒动造成事故的扩大化，甚至出现大面积主辅设备损坏的情况。

所以在热工保护的设计和使用中要尽快避免系统保护误动和保护拒动，为机组安全运行提供根本的保证，防保护误动和保护拒动对机组的安全稳定运行有着非常重要的意义。

4.1针对DCS控制系统故障发生的预防措施①电源系统故障对于操作员站内系统电池的选择，理应是越高品质越好，从而保证确冗余率能够达到一个较高的水平。

另外，也需要及时和定期排查电源的使用情况，及时对坏掉或功能损坏的电池进行更新换代。

②软件和硬件故障软件故障相对来说都比较容易处理，一般情况下，软件故障都是由于盗版软件的使用和猖獗，改变了系统运行的内部环境，从而导致了系统的不正常运行。

因此，火电厂应使用正版软件，并及时对安装的软件进行升级处理。

同时，为了有效减少硬件故障的发生率，应该为客户提供一个符合法律标准的硬件运行环境，禁止随意开关主机和辅机以及使用一些高功率的无线设备，并为关键的硬件配置充足的冗余。

③通信网络系统故障能够有效避免节点总线故障的发生的方法是在通信网络中选用一个双冗余配置，使得总线的故障不能够影响大局，也促使本地总线故障和本地设备连接点得到合理的处理；另一方面，拆迁设备不应该对总线的正常运行产生影响，除此之外，总线理应被安装在不容易被人碰到的地方，从而有效地能提高通信的可靠性。

4.2针对操作员站出现故障时可采取的应急处理措施当操作员站的一部分显示器出现黑屏的情况时，如果这时还可以对其他的操作员站进行监控，便可以采取继续监视机组以保证其能够正常运行，并及时通知相关的热工人员，获取合理的处理方案；如果已经不能通过其他操作员站进行正常的监视，当出现这种情况时，可以采取紧急应用工程师站内操作站进行监控的方法，及时联络热工人员马上维修故障操作员站。

当遇到全部操作员站都发生故障这种比较棘手的情况时，应先检查他的电源，如果电源显示一切正常的话，可以紧急逐台热启一次，并查看操作员站能不能恢复正常，并立即联络热工人员快速到现场进行处理；如果由于电源故障而使得集控室里的全部操作员站都暂时不能使用，应该紧急使用工程师室内操作员站对其进行监控处理；而如果所有操作员站都发生了故障，在较短的时间内不能够及时对发生的故障进行排查和维修处，并且故障前机组运行不稳定，这时应该马上关闭电闸进行停机停炉操作，如果故障前机组运行稳定，但是却不能监视机组参数，遇到这种情况也应该马上打闸停机停炉。

5.热工自动化DCS控制系统的发展趋势5.1与PLC融合PLC是具有可编程功能的存储器，可对系统内部程序进行存储，并对运算指令进行快速执行。

火电厂在对DCS控制系统进行应用时，可将DCS与PLC进行有机融合，这样能够使DCS系统具备逻辑控制功能，从而使顺序控制过程得以优化。

5.2融入先进的控制理论火电厂的生产流程具有复杂性和多样性的特点，尤其是热工自动化系统，若是采用简单的控制方式，很难达到预期中的控制效果。

为满足热工自动化的需要，DCS控制系统必须具有更加精准的控制，而且操作过程也要尽可能简单、流畅。

为实现这一目标，可在DCS系统中引入先进的控制理论，对系统进行优化，由此可为DCS系统的应用与发展提供更广泛的空间。