电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性探讨

赵九江

国网四川综合能源服务有限公司四川电力工程分公司 四川 成都 610031

摘要：计算机技术、通信技术、控制技术及CRT技术是组成电厂DCS控制系统中的主要技术。电厂DCS控制系统在电厂整体生产过程中可以进行监控、操作及管理，通过对工艺过程各部分进行分散控制，其与常规仪表控制系统有着不同，同时集中时计算机制系统也不相同，但是将两者的优点进行结合就可以弥补系统中的不足。电厂DCS控制系统具有较高的可靠性及抗干扰性，同时可以为通信提供便利，保证人机界面的友好性，因此得到了广泛的应用。在具体应用过程中，电厂DCS控制系统在设计、安装、运行、维护等过程中还存在一些缺陷，因此应对缺陷进行优化，保证其运行的安全性。

关键词：电厂DCS控制系统；可靠性；抗干扰性

1DCS控制系统的特点及功能

1.1DCS控制系统的特点

DCS控制系统在自控行业中又被成为集散控制系统，从集中式控制系统角度来看，其属于一种新型计算机控制系统，DCS控制系统通过集中式控制系统演变而来的，其属于过程控制级、过程监控级及通信网络作为纽带，属于多级计算机系统，同时集中了综合计算机、通信技术、显示计算及控制技术等为一体的4C技术，其主要是进行分散控制、集中操作、分级管理、灵活配置及组态方面，DCS控制系统的实质为分布式操作系统。

1.2DCS控制系统的功能

DCS控制系统的主要功能包括实时监控功能、自动控制功能、实时报警功能、以往记录功能。实时监控功能是DCS控制系统可以对现阶段生产过程中的各个环节进行实时记录，与直播相似，当数据出来时可以对数据进行实时采集，然后将采集到的数据作为依据进行讨论与处理，计算机系统中可以对生产情况进行实时显示，从而可以对生产过程进行合理控制，构建安全的生产环境。自动控制功能可以对电厂生产过程中自动控制PID参数进行调整与优化，这样的情况下DCS控制系统可以确保电厂生产过程的准确性，同时可以保证企业生产效率，同时可以有效避免因生产给电厂周边环境带来污染，从而提升电厂经济效益。实时报警功能是在整体生产过程中可以利用DCS控制系统对生产时的运行情况进行及时报警，相关管理人员可以设定报警值，通过对报警值的设定DCS控制系统可以及时发现故障，并通过报警对故障进行处理。还可以通过报警系统发现其他问题，并对PID参数进行调整与优化。以往记录功能，利用此种功能可以对生产过程进行记录与统计，利用此功能可以为后期维修、养护等工作提供数据支持。

2DCS电源系统可靠性分析

2.1电源系统可靠性分析

网络模型的连接关系可能会与实际模型的连接存在很大区别。约定条件有以下5条。①分析对象为图1虚线框内除PS03外的电源模块及UPS。②可靠度函数R_(t)的计算是以电源模块故障相互独立为前提。③不考虑空气开关及线路。④主要考查可靠度函数R_(t)。⑤计算主要取模块的固有可靠度，取值都为0.95。

2.1.1串联系统可靠度

对装置的影响就构成了一个串联系统网络模型，如图1所示。

图1串联系统网络模型

在串联系统中，只要有一个模块发生故障，系统就会发生故障。串联系统可靠度R_S是各子系统可靠度的乘积，可用式(1)表示:

式中:R₁、R₂、R₃、R_n为各子系统的可靠度。

图1串联系统的可靠度R_S=(0．95)7=0．698，即7个模块组成的串联系统固有可靠度比单个模块的固有可靠度小25．2%。

2.1.2使用可靠度

根据可靠性定义可知0≤R_(t)≤1。当t=0时，R₍₀₎=1;当t=∞时，R(∞)=0。即电源模块投运时间越长，其可靠性越低。在实际使用中，系统的使用可靠度可用式(2)表示:

式中:R_U为使用可靠度;R_S为固有可靠度;K为修正系数，其值取决于不利因素。

2.2并联系统可靠度

一个系统的可靠度除了与构成系统的子系统及其元器件的可靠度有关外，还与系统的结构形式有关。在串联系统中只要有一个发生故障，系统就会发生故障。而并联系统中，只有当全部子系统发生故障时，系统才发生故障。并联系统模型如图2所示。

图2并联系统模型

并联系统可靠度R_P可用式(3)表示。

式中:(1－R₁)、(1－R₂)、(1－R₃)、(1－R_n)为各子系统发生故障的概率。如果并联系统中各子系统的可靠度均为r，则R_P=1－(1－r)n。从理论上说，并联的单元越多，可靠性越高。但随着并联子系统的增多，系统硬件及投资将增加，结构将变得更加复杂。

3抗干扰措施

3.1安装抗干扰系统

通常情况下，DCS控制系统都是两个电源进行供电，保证DCS系统能够随时进行工作，而不受电源是否正常通电的影响。此外，要对控制器进行合理分配。虽然DCS系统在功能和构成上差距不大，但是控制器的数量决定着信息交换的速度大小，控制器的分配情况决定着控制器的载荷量。当控制器的数量越多的时候，需要传输的信息越多，那么系统就会越分散，成本就越高；当控制器的数量越少的时候，其载荷量就需要很多，这个时候就需要系统集中式工作，很大程度上可能会影响工作的安全性。因此，在对控制器进行选择的时候，应该考虑到它的配置数量与配置质量以及独立性能，保证其安全性与成本的可控性。DCS系统的安全性考察主要包括接地和电缆线：一、接地是为了提高DCS系统的抗干扰能力。比如，就像之前某家电厂那样，本来平常时间没什么故障，工作正常进行，可到了冬季的某一天设备突然出现问题，不工作了，过来小会儿又恢复故障，原本以为可能是出现了像跳闸等问题，没想到接下来的几天又出现了同样的问题。后来经过检查才发现是系统按照规范那样在冬季进行接地。二、在对电缆线的要求上，需要对其进行合理的分层布置，保证其强弱的走向不同，避开互相干扰的情况。

3.2选择具有优良性能的电源,降低电源引入干扰

电厂DCS控制系统中应用了较多的电源，若无法保证电源性能就会给使用过程带来干扰。电厂DCS控制系统电源干扰主要表现在供电电源以及与系统直接连接的仪表等方面，当电源及仪表耦合时就会产生电源干扰。因此在进行电源选择时可以选择应用隔离性能较好的电源，并将其作为电源控制系统。目前，较常应用的电源是不间断供电电源完成系统供电，在保证电源可靠性的基础上确保电厂DCS控制系统可以正常运行。电源在不间断运行过程中有较好的抗干扰能力，可见不间断电源是非常理想的电源方式。在保证合理选择电源的基础上避免电源给电厂DCS控制系统所带来的干扰。

3.3对抗干扰系统进行维护

要对抗干扰系统进行日常维护与特殊维护。首先，日常维护包括降温与除灰尘。电子产品的话日常维护都需要进行降温或者散热处理；而灰尘是损坏其部件的重要杀手，容易引起短路与高温。因此，在日常维护方面需要经常注意室内通风以及预防灰尘的干扰。另外，还需要做好日常检查的工作，以避免一些可修护部件引起的不必要损失。比如，当发现某多余的部件引起了故障，如果能及时进行处理，那么就不会因为该故障而引起后续的问题。就像在对垃圾文件进行及时处理一样，那么就会提高计算机对文件的处理速度，从而提高工作效率。其次是对抗干扰系统进行特殊处理，这主要是对电厂DCS控制系统所在的机组进行定期的检查与维修。做好该工作，就能减少其余时间对计算机的维检工作，从而保证企业员工正常工作，按时交付工作任务，长期来看有利于企业的发展。如果等到大面积的损坏再进行修理时，必然会影响工作的进度以及维护成本，进一步延缓企业的发展。

4结语：电厂DCS控制系统的先进性和实用性已为人们所接受，电厂DCS控制系统本身可靠性高，但要防止各类事故的发生、保障DCS系统的安全性，还要注意系统接地、电源供电、防雷防静电措施、抗干扰措施、系统维护等方面。

参考文献：

[1]许宁.DCS在电厂控制系统的应用及展望[J].电站系统工程,2016(1):60-61.

[2]刘德刚,宋风强.浅谈火电厂测控系统干扰及处理办法[J].电子世界,2017(4):154-155.

[3]朱延海，安思琪．火力发电厂控制系统电源可靠性分析及改进措施［J］．南京工程学院学报(自然科学版)，2016，14(1):32-36．