火电厂DCS性能考核试验与可靠性分析

ＤＣＳ　火电厂　能考核试验与可靠一　分析　尹　峰　，韦东良　（１．浙江省电力试验研究院，浙江杭州　３１００１４；２．浙江省能源集团公司，浙江杭州　３１０００６）　护和监视功能全部集于ＤＣＳ，ＤＣＳ的安全性和可靠性　１存在问题　随着计算机控制技术的快速发展，ＤＣＳ的人机接　对机组的安全运行起到了越来越重要的作用。但是，　随着市场竞争的加剧，为了降低成本，ＤＣＳ制造商不　断缩减设备配置，将系统优化的空间几乎挤压殆尽，导　致ＤＣＳ性能下降。　１．２控制器能力的增强使故障风险集中　口频繁更新，控制器不断升级，使许多机组投产不久就　面临控制系统的升级与改造。改造后的ＤＣＳ具有灵　活的人机界面功能和强大的数据储存与处理能力，大　大提高了控制系统分析效率，同时也存在一些需要完　善之处。　１．１　ＤＣＳ覆盖范围增大与设备配置缩减　在目前采用的ＤＣＳ招标技术规范中仅对Ｉ／Ｏ模　件的分散配置做了详细规定，而对于控制器的配置，除　了对负荷率有具体要求外，仅笼统地规定应遵循功能　分散和物理分散的原则。随着ＣＰＵ芯片主频的提高，　使得ＤＣＳ控制处理能力不断加强，ＤＣＳ制造商以满足　负荷率为标准，减少控制器数量来取得价格的竞争力，　随着ＤＣＳ在火电机组控制中应用的逐步成熟，　１２５　Ｍｗ以上机组在基建与改造中已普遍采用了　ＤＣＳ。近年来，ＤＣＳ控制功能的覆盖范围不断增大，由　最初的模拟量控制系统（ＭＣＳ）、炉膛安全监控系统　结果造成ＤＣＳ控制分散性下降，使故障风险集中，严　重影响了系统整体的安全性和可靠性。有些ＤＣＳ虽　（ＦＳＳＳ）、顺序控制系统（ＳＣＳ）、数据采集系统（ＤＡｓ）等　基本功能扩展到电气控制系统（ＥＣＳ）、旁路控制系统　（ＢＰＣ）、吹灰程控，以及数字式电液控制系统（ＤＥＨ）、　给水泵汽轮机电液控制系统（ＭＥＨ）、脱硫控制、外围　然通过硬件升级满足了负荷率的要求，但控制软件并　无太大变化，无法实现复杂的控制功能，降低了系统的　总体性能。　辅助控制等的一体化控制，范围几乎包括了电厂的所　１．３新控制系统的稳定性与可靠性　有设备。目前，大多数机组控制系统除保留少量用于　紧急停机、停炉的后备手动操作按钮外，所有控制、保　由于广泛采用市场化产品降低成本，使ＤＣＳ总体　工艺水平较低，存在许多故障隐患。部分国产ＤＣＳ的　收稿日期：２００６—０４—３０　作者简介：尹峰（１９７２一），男，浙江金华人，工学硕士，高级工程师，从事发电厂热工自动化技术的应用。　维普资讯 http://www.cqvip.com

网络故障率很高，造成控制系统死机的情况越来越频　繁；有些ＤＣＳ甚至无法实现正常的在线下载功能等，　致使在运行阶段不断对ＤＣＳ功能进行升级、开发和完　善，严重影响了机组的安全运行与正常维护。　１．４基建工期压缩使控制系统调节性能下降　由于电力紧缺使电厂建设工期不断压缩，使控制　系统调试时间减少，造成控制系统的调节性能普遍呈　下降趋势。以某火电厂６００　ＭＷ进口机组为例，在对　主要自动调节系统调节品质的考核试验中，共获取测　试数据１４３项，试验合格率为５１．７５　。目前国内采用　的ＤＣＳ技术规范中，对控制系统性能考核试验并未考　虑对调节系统性能指标的考核，因此失去了对ＤＣＳ性　能要求的一个约束手段，而控制系统的调节性能对于　机组的长期稳定运行起着至关重要的作用。　２性能考核试验的内容与要求　ＤＣＳ性能考核试验是基建机组移交商业运行前　的最终性能测试。目前国内对ＤＣＳ的最终性能考核　试验仅规定了现场可利用率试验（ＳＡＴ），而对于ＤＣＳ　一些具体的性能保证如何进行测试和考核未做要求。　因此，应对ＤＣＳ考核试验内容进行以下完善。　２．１基本性能与功能　ＤＣＳ的基本性能参数应满足其可维护性和容错　能力正常的要求。虽然有些项目在ＤＣＳ验收试验时　已做过测试，但机组在调试过程中，其软、硬件系统均　有所变化。有些系统功能的性能测试要利用机组停机　时进行，而在机组运行时性能指标要求更高。　ＤＣＳ基本性能试验应主要包括系统实时性（包括　画面调用时间、参数刷新时间、操作指令响应时间、信　号扫描周期等）、模拟量通道精度、ＳＯＥ点的分辨率、　历史站容量与采集周期、抗干扰能力、系统容错能力　（包括网络局部中断或控制器各类故障下的系统自愈　能力、非法输入的容错能力、设备断电的正常恢复能力　等）、系统时间同步精度、控制器负荷率与裕量、网络通　讯负荷率及系统电源裕量等测试。　ＤＣＳ基本功能试验应包括对系统完整性的检查　和对用户要求的功能的确认，一般为控制系统软件和　硬件完整性、ｉ／ｏ点接入率和完好率、系统失电与通电　情况、人机接口标准应用功能、ＳＯＥ与报表打印功能、　模件的软件和硬件工作情况等检查，以及机组监视和　＠ｌ热力发电・２００６（１１）ｌ　操作及报警功能、系统组态与在线下载功能、Ｉ／Ｏ通道　和模件及网络的自诊断功能、输出通道自保持功能、系　统可维护性功能（包括控制器与网络设备的冗余切换、　带电插拔模件、控制装置与通讯系统的典型故障排除　等）、ＤＣＳ全部失电和部分失电的系统响应、电源切换　功能等试验。　２．２调节品质　通过不同负荷变化速率下的负荷扰动试验，获得　机组各项主要控制参数的稳定情况和控制偏差，并与　要求的性能指标进行比较。常规机组的典型试验包括　主蒸汽压力、炉膛压力、风煤比率（以烟气含氧量反　映）、磨煤机出口温度、汽包水位、过热蒸汽温度、再热　蒸汽温度等自动调节系统，其试验应在不同的负荷区　间分别进行，试验范围应覆盖到控制系统可自动调节　的每个负荷段。　２．３现场可利用率　ＤＣＳ的可利用率表明了一个可恢复特性的装置　或系统能够在规定的时间内完成其规定功能的概率。　通过可利用率试验，验证机组ＤＣＳ连续可靠运行能　力。试验期间的可利用率一般规定不低于９９．９％，试　验时间为９Ｏ天，如未达到要求，则可以９Ｏ天的周期顺　延，但总时间应限制在２５０个连续日内。若试验结果　连续３次不合格，则认为该项试验未通过。ＤＣＳ现场　可利用率试验结果应依据试验期间的事件记录，以约　定的计算规则和权重系数进行折算后产生，最终确定　ＤＣＳ达到规定的现场可利用率指标。　３常见故障　据相关统计显示，２０００～２００５年间某省网属各电　厂因ＤＣＳ各类软、硬件故障引起的设备二类以上障碍　共４ｌ起，占同期二类障碍以上设备异动总数的　３ｏ．１　，是机组非计划停运的主要原因之一。其中，　ＤＣＳ控制器或Ｉ／Ｏ模件故障造成机组跳闸ｌ３次，设　备异动ｌＯ次；ＤＣＳ电源故障或备用容量不足造成机　组跳闸５次；ＤＣＳ软件故障或控制逻辑错误造成机组　跳闸３次，设备异动１次；调节系统品质劣化且运行干　预不当造成机组跳闸２次；操作员站服务器死机手动　ＭＦＴ　２次；通讯故障或信号干扰造成机组跳闸３次，　设备异动２次。以上各类典型故障均与ＤＣＳ性能考　核试验的测试内容密切相关，严格考核将有利于促进　维普资讯 http://www.cqvip.com

制造商从系统整体考虑来提高ＤＣＳ的性能与设备的　可靠性。　的ＤＣＳ，严格的性能考核试验是对其技术均衡发展的　制约与调节手段，可起到正确的引导与促进作用。　（５）为提高ＤＣＳ的整体可靠性，不仅在基建机组　４　通过性能考核试验提高ＤＣＳ可靠性　（１）现场可利用率试验方法与原则对不同配置水　中应严格进行性　考核试验，对于大修后的运行机组　也可参照ＤＣＳ基本性能与功ｆｉ￣，ｉａ＠的要求其性能进　行评估与考核。　平的系统普遍适用，可以从试验结果考察系统的综合　故障时间与正常利用率。由于控制系统考核试验时间　较短，可结合基本性能与功能试验和调节系统性能品　５　结　语　火电厂机组安全、稳定运行，ＤＣＳ的可靠性是关　质试验对具体的ＤＣＳ性能进行考核，以降低试验结果　的偶然性。　键。ＤＣＳ从控制功能的完善到实际应用需要经过应　用、反馈、改进、应用的多次循环的考验过程，并通过其　系统性能考核试验的指标，确定系统的投入应用。　（２）性能考核可促进控制系统技术发展，同时利　用科学严格的考核指标抑制缩减配置的竞争，保证控　制系统的高可靠性能。　（３）进一步充实与完善性能考核试验的内容，对　ＤＣＳ性能考核试验是提高ＤＣＳ性能，确保其长周期、　可靠运行和避免商业化造成系统性能下降的一种手　段，需要随着ＤＣＳ控制技术的发展不断地探索、研究　涉及到系统安全和可靠性的分散度、独立性和完整性　制定可操作的性能考核指标。　（４）对于未经过长期应用考验的新的或整体换代　，‘　＋＿　和完善其试验内容，使ＤＣＳ性能考核试验更加有效。　＋”＋　＋“—－　”—－　”＋”—■一”—－　・・＋－＋・・＋・・＋・・＋・・＋・・＋”＋”＋・・＋　《热力发电》杂志投稿告知　ｊ　《热力发电》杂志是国ｇ－中文核心期刊，全国发电类重要期刊，国内外公开发行。为贯彻科技期刊出版ｊ　｛　ｊ　ｊ　ｔ的有关国家标准，提高广大作者的稿件采用率，特作以下告知。　｛　１文稿要求　｛　Ｉ　÷　Ｔｌ　；　（１）文稿内容应具有科学性、创造性和Ｒ－用性，语言流畅，重点突出，论点明确，数据可靠，思路清晰，结｛　（２）文稿计算机打印，使用规范汉字，字迹清楚（寄稿同时请附上软盘）。　ｊ　２书写格式　｛　（１）学，ｒ－论文按ＧＢ７７１３－－８７（（科学技术报告、学８－论文和学术论文的编写格式》书写，６０００字为宜，并Ｉ　｛　；构严谨，层次分明，文字简练，数学推导简明扼要。　ｔ请写明中英文题目、作者姓名，同时附３—８个关键词和２２０字左右的ｑ－文摘要及英文摘要。　（２）摘要采用第三人称的写法，应是一篇独立的短文，内容包括目的、方法、结果和结论四要素。　ｌ　！　｛　（３）计量单位一律采用国家法定计量单位和符号。　ｊ　（４）参考文献应选用公开发表的资料，并按ＧＢ／７７１４　８７《文后参考文献著录规则》依次列出。并在题｛　｝　１名后标注文献类型标识：［Ｍ］－－专著；［ｃ］一论文集；［Ｎ］一报纸文章；［Ｊ］一期刊文章；［Ｄ］一学术论文；［Ｒ］ｊ　ｆ一报告；［ｓ］　标准；［Ｐ］一专利；［ＤＢ］一数据库．［ｃＰ］一计算机程序；［ＥＢ］一电ｑ－＆告。　：　３其它　ｊ　｛以及稿件所涉及的科研项目概况。　ｊ　｛　（１）在投稿的同时，请附作者简历（出生年、性别、民族、籍贯、学位、职称、当前研究课题及研究方向等）１　ｊ　（２）来稿请注明作者单位、通信地址、联系电ｉａ－和邮政编码，作者请自留底稿，稿件一律不退，如３个月ｊ　————Ｉ　Ｉ未接到编辑部的刊用通知，作者可自行处理来稿。若通过Ｅ　ｍａｉｌ投稿，请以附件形式发至ｒｌｆｄｚｚｓ＠ｔｐｒｉ．｛　ｃｏｒｎ．ｃｎ。　；　、＝＝＝＝＝：：：二＝＝＋．＋．＋．＋．＋　＋．＋．＋　＋　＋．＋　＋．＋　＋　＋。＋　＋．＋　＋．＋．．＋．．＋．．＋　＋．．＋　＋　＋．．＋。＋．．＋　＋．＋　＋．＋　＋．＋．＋．．＋　＋　一＋　＋　＋　＋．＋　ｌ垫　垄皇：　ｆ　！ｆ⑦