提高分散控制系统运行可靠性的研究 张趁祥

提高分散控制系统运行可靠性的研究张趁祥摘要：DCS控制系统，提高了电厂的自动化水平，在根本上优化了电厂的运行环境，体现DCS控制系统的高效性。

电厂在DCS控制系统上，注重可靠性的建设，只有保障DCS控制系统的可靠性，才能满足电厂的自动化需求，提升电厂生产及运行的水平。

文章主要围绕DCS控制系统，分析怎样提高此系统的可靠性。

关键词：分散控制系统；运行管理；检修管理；运行考核引言我国电厂运行中，采用了DCS控制，在分散控制的基础上，完善电厂的运行环境。

DCS控制系统，在电厂中发挥着重要的作用，随着现代电厂的发展，DCS控制在可靠性方面，提出了较高的要求，目的是确保DCS控制系统，能够符合电厂的基本需求。

1DCS控制系统的可靠性概念可靠性是产品质量指标，它是指在规定的时间内，在规定时间内完成功能的产品。

条件的规定是工作环境和维护条件的产品，操作条件，规定时间是正常工作时间函数的产品，是指规定，产品应当实现。

必须指出，上述三种情况不同，可靠性不同。

例如，工作和工作的可靠性在实验室的同一产品的不好的条件下不一样，在相同条件下的工作和工作的可靠性与可靠性的定义也不同。

可以看出，概念的可靠性是定性的，为了研究可靠性的问题，必须进行可靠性的测量，从而达到定量进化的目的。

“有很多方法来测量数量，这里介绍了常用的可靠性量化指标。

这些指标构成了可靠性的定量系统。

1.1可靠度可靠度是直接从可靠性演化而来的定量指标，在国家标准中对可靠度的定义是：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。

1.2失效率失效率是指系统运行到t时间后的单位时间内发生故障的系统数与时刻t时完好的系统数之比。

对于电子产品而言，失效率记作λ（t），λ（t）的单位是时间的倒数，一般即L/小时。

这就是著名的浴盆曲线。

该曲线可分为三个部分，第1部分为早期失效期，这一时期内引起产品失效的主要原因是生产过程中的缺陷，随着时的增加这种情况迅速减少。

第2部分为偶然失效期，其中很低，并且几乎与时间无关，这一时期也称为寿命期，它持续的时间很长。

第3部分为耗损失效期，这一时期内产品已达到其寿命，失效率迅速上升。

1.3平均寿命与平均维修时间按照可靠度定义，若是一处产品在时刻t内正常工作概率为R（t），则按照统计学的理论，该产品寿命数学期望值亦即平均寿命m可以表达为：。

若是产品有故障出现后就不能修复，则其寿命m又可称作平均无故障时间（Mean Time To Failure），简称MTTF，若是产品故障可以修复，则其寿命m代表的是平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure），简称MTBF。

DCS故障均应是可以修复，所以将平均寿命统称作MTBF。

对于可修复的系统，还有一个重要的可靠性指标，就是平均修复时间（Mean Time To Repair），亦称为MTTR。

MTTR也是一个统计值，但由于MTTR一般远远小于MTBF，是一段很短时间，可以通过试验和经验确定，因此不再以表达式来计算MTTR，而只是提出这个概念。

1.4利用率利用率就是可修复产品的可靠性的指标，下式就是定义：A=MTBF/MTBF+MTTR也就是说，利用率就是产在品正常工作时间在总时间占的比率。

一方面可以对产品MTBF进行提高，另一方面产品的MTTR还要减小，可以让利用率得到提高。

2电厂DCS控制系统可靠性的影响因素电力系统DCS控制系统的可靠性在一定程度上受到干扰，影响了DCS控制系统的具体应用。

分析DCS控制系统可靠性在电厂中的影响因素，如：（1）自然环境，当发电厂DCS控制系统运行时，湿度，温度，雷击和降水的外部自然环境将会导致系统中的干扰波动，这是不利于DCS控制系统的稳定性，并减少发电厂DCS的可靠性；（2）工作环境，发电厂DCS控制系统的工作环境直接影响系统的工作状态，当受到静电、电磁场与波干涉，干预DCS控制系统的准确性，工作环境的干扰，实际DCS内部属于干涉控制系统，安全状态将会摧毁DCS干预，潜在的差异。

诱导振荡、振动问题，降低DCS控制系统的性能，造成了系统的可靠性问题3电厂DCS控制系统可靠性提高的方法3.1网络通信目前，主流DCS在冗余网络中应用广泛，提高了网络系统的可靠性，但基本上是一种待机模式或双模式流量平衡的工作。

当工作链路故障时，重新切换必须连接或连接建立，开关时间很长，通常为几秒或几十秒。

在EDPF-NT+系统中，首次提出无需切双收双发、先到先用的冗余双网的工作方式。

基本原理是：发送站，发送消息之前，必须先填写消息序号，然后通过网络发布，在接收站接收消息时，首先使用一个独特的快速搜索和判断算法确定消息是一个新的消息和正确领导；新信息是正确的，在注册被传递到上位协议之后；如果被发现有注册，那么这是一个信息，不再需要转让，可以直接扔掉。

有两个访问链路冗余双网络结构使得任意两个站点之间，与这种双收双发的通讯手段，保证两个工作同时，相互不影响，只要有一个网卡工作可以保证系统连续稳定，没有开关，重新建立连接。

3.2电源供应电源系统是DCS系统的供电来源，可以确保运行的可靠性，重要程度可想而知。

示范工程在设计电源系统上采取了大量行之有效措施，确保电源安全以及可靠。

3.2.1系统部件和重要保护回路尽可能采用直流电源并按冗余设计控制器电源、I/O电源、控制柜风扇电源都用2路的24VDC电源，DI模块用48VDC查询的电源，MFT跳闸柜以及METS继电器逻辑回路采用2路110VDC或者2路220VDC电源。

在这些系统部件中进行电源的切换，切换的装置非常简单而可靠，切换过程不用担心无扰。

按实际布置，METS继电器逻辑中将跳闸电磁阀分为2组，2组分别用不同的电源进行供电，避免一路的电源失去后机组出现跳闸。

3.2.2采用交流电源的部件选配高性能交流电源切换装置上位机、网络交换机在供电时用交流电源。

为实现上位机供电的可靠性，给在选配高性能交流电源切换装置进行供电基，上位机分为2组，对于不同组操作员站交叉布置，给予1套高性能交流电源的切换装置，使其电源可靠性得到保障。

因为网络系统非常重要，互为冗余的2台交换机分别配1套高性能交流电源的切换装置，2套切换装置2路要有电源独立设计的输入。

3.2.3公用系统总电源设计总功率的设计方法就是公用系统的2路总电源就是接入1号机组和2号机组的UPS电源。

这种设计出现问题是停机进行检修一个机组时，公用的系统可能成为一个电源而供电，存在很大的危险性。

在公用系统接入2台机组UPS以及保安电源，1号机组UPS以及2号机组的保安电源经过切换后就是公用系统第1路电源，2号机组UPS电源以及1号机组的保安电源经过切换后就是第2路电源，UPS电源优先设计进行回路的切换，使其公用系统电源可靠性得到解决，实现更为可靠。

上位机以及网络交换机当供电时用交流电源。

选配高性能的交流电源切换器，使其上位机供电更可靠。

3.3重新建立组态在原有的协调控制思想的基础上，优化控制功能适应了工厂的实际情况。

优化配置直观且易于维护。

由于我厂煤炭质量的巨大变化，当机组进入AGC控制时，原控制逻辑在负荷上发生了快速变化，协调控制功能无法及时反应，负荷变化率只能达到6MW/m，有时要AGC控制进行切除之后，通过手动的控制，使其加减的负荷速度加快。

优化之后的逻辑，为了使协调的控制能力得到提高，就要做煤量修正。

原有的协调控制有4个功能组，有178个功能块，经过重新组态，有两个功能组，有89个功能块，CP的处理信息量得到减少。

3.4调整模块的处理周期和相位①周期：处理的周期。

为了实现处理所有的模块，功能组在处理周期上一定不超过它所包含的所有的模块中最小的处理周期。

②相位：相位号，为了使处理机的负荷得到控制，指定该组合模块运行时间是否要延迟几个基本的处理周期。

相位的个数就是以秒为单位的处理周期乘以2，假定处理周期5秒，就有0～9 10个相位。

③统计的结果：原有的功能块周期以及相位在设置上有相对集中现象存在。

引起控制器在对数据进行处理时非常困难，负荷率就会上升。

经过调整，调整后的重要信号周期以及相位调整相对较小，如协调控制以及保护功能上；调整普通的信号后相对较大，如燃油控制等。

功能块的处理周期以及相位分布保持均匀，同一时期CP处理器工作量得到减小。

3.5检修对于不同级别进行维护的过程中，就要测试抗、功能以及通道。

特别是a级的维修，单位要全面的进行测试卡系统测试，在远程处理器，如DPU、MFP等上要重视，如果没有条件，到相关技术能力的制造商必须进行测试。

对稳定性，抗干扰能力等进行测试。

不稳定部件的修理以及调试，若是不能稳定操作，必须进行更换。

对连接和测试通信网络进行检查。

对内部电源接线进行检查。

注意测试室继电器的条件，确保良好的接地电阻。

电源的切换测试做好。

3.6技术改造在设计和安装的问题分析中，改造的过程中结合相关的的技术可行性分析。

作为我们公司在改造电力系统MAX1000时，将以前设计的子系统进行供电的分开，确保电源柜独立地供电。

修改一些辅助逻辑，使误操作的次数大大减少了。

3.7强化人员技能和DCS控制系统的相关的人员就是操作人员以及热控制人员，从可靠性角度去分析，可以实现员工的技能提升的建议如：（1）操作员根据运行人员的建议，在DCS控制系统中，进行了反复考虑后，DCS控制系统接口必须保证规范。

对每一个员工，掌握熟悉界面的操作方法，DCS控制系统的应用培训，调试可以在同一时间进行开展，对DCS控制系统的操作流程进行改进；（2）热控制人员，调试DCS控制系统中，对其工作中做好相关的培训工作，掌握相关的内容，促进DCS控制系统稳定，使其热控制的人员更熟悉其系统，对于系统操的作方法，热控制人员要在培训中逐步接受，加使其热控制人员在发电厂DCS控制系统中更加规范化，安全人员的技能可以更可靠。

4结束语总的来说，电厂DCS控制系统，强调可靠性，理解DCS控制系统的可靠性的当前状态发电厂，把握系统的可靠性影响因素，在此基础上，实现方法改进可靠性，促进电厂DCS控制系统的发展，提高系统的可靠性，为电厂提供的基础操作自动化的条件，以及改善操作环境。

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