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【中图分类号】TLS03.6 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0289-01
一、绪论
某发电有限公司#1、#2机组主控DCS控制系统自2008年6月受电、调试开始，通讯网络经常发生噪音（NOISEBITS）突然急剧增加现象，造成网络通讯失败，DCS断网现象，运行人员无法通过CRT控制热力系统参数和设备状态，严重威胁电厂安全运行。
二、某电厂设备介绍
公司一期两台300MWCFB机组主控DCS控制系统采用的是霍尼韦尔公司上世纪80年代产品Honeywell TPS控制系统，以同轴电缆作为网络通讯介质。2008年5月初开始安装、受电及调试工作。该系统具备生产过程中数据的实时采集、显示、控制、保护和历史数据的采集及查询等基本功能。
三、某电厂DCS系统调试和运行过程中出现的问题
2008年6月#1、2机组主控DCS控制系统开始受电、组态及调试工作，在调试、运行过程中逐渐发现存在以下问题：自2008年9月8日至9月23起，多次发生断网事故，最严重的一次发生在2011年4月，29日运行人員无法监视参数和对设备进行控制时间长达7分多钟。
四、原因分析
1、DCS控制系统中电磁干扰的主要来源
1.1 来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若DCS系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对DCS内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对DCS通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和DCS局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
1.2 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
（1）来自电源的干扰
DCS系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。DCS电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。
（2）来自信号线引入的干扰
与DCS控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。DCS控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
（3）来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使DCS系统将无法正常工作。DCS控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对DCS系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点问存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响DCS内逻辑电路和模拟电路的正常工作。DCS工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响DCS的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
1.3 来自DCS系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路问的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件问的相互不匹配使用等。这都属于DCS制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
2、X公司DCS系统干扰现象及分析
2.1 统抗干扰能力差。Honeywell公司TPS控制系统网络属于令牌网结构，采用的是落后的同轴电缆介质，对现场电、磁干扰非常敏感。运行中，多次因为干扰造成控制器离线、网络交换机NIM离线、板卡故障现象，严重时造成DCS控制系统网络通讯中断。
2.2 在电缆屏蔽层中串有高电压，部分信号电缆中存在220V以上的高电压。经过查找，发现部分信号接地线与高压设备接地线串接在共地点上。
2.3 分电缆存在之间接头且外部屏蔽层短接，造成屏蔽层不接地。
五、处理
1、生产过程中对DCS断网的处理措施
1.1 各专业暂停所有操作，维持现工况，各岗位人员立即按规定分配对讲机，由当班单元长统一指挥，紧急赴就地进行监视与操作，各岗位人员到位后应立即向单元长汇报并随时汇报现场情况。需要运行值班员及时到位进行监视与操作的地点包括：汽包小室；锅炉给水操作台；锅炉引风机；给水泵小机转速及给泵出口压力表；凝汽器就地水位计；除氧器就地水位计；#5低加出水调节门。此外，必须有专人做好根据命令要求以最快速度按既定顺序就地停止锅炉运行设备的准备。 1.2 如果部分操作员站出现断网故障时，运行人员应从工程师站或其他无故障操作员站继续监视机组参数，此时应停止重大操作，停止一切定期工作，如排污、吹灰等，同时迅速排除故障
1.3 如果全部操作员站故障不能操作且控制台后立屏上的各参数表计、水位表、以及汽机DEH、MEH等尚能提供可靠的监视参数时，运行人员可通过上述表计或系统继续加强监视汽包水位、压力、锅炉主蒸汽压力、主蒸汽温度、床温、除氧器水位、凝汽器水位等参数，同时可以用MEH微调汽包水位。
1.4 如DCS故障短时间内无法恢复正常，且后备监视仪表均不可用，机组运行安全无法保证时，接到值长紧急停机命令后，手动BT按钮按紧急停机处理。
1.5 因为DCS故障在停机后厂用电不能自动切换时，电气专业应该紧急就地启动菜油发电机，保证对重要辅机的供电。汽轮机及锅炉专业应按厂用电中断处理，保证机组的安全停用。
2、对于DCS系统的硬件改造
2.1 对确定已经产生污染的链式给煤机、输渣、斗提机、冷渣器、220VAC控制回路加装隔离变压器隔离干扰源。
2.2 为了避免信号电缆屏蔽层串接过来的干扰对TAP连接器的干扰，将TAP头接地以及系统内部接地和信号电缆的屏蔽层分别接到机柜内不同的铜牌上，削弱干擾源的强度和隔离干扰源。
2.3 对模拟量信号采用模拟量信号隔离器。
2.4 对DCS接地系统进行排查，将和高压系统串接的接地系统进行重新接线。
2.5 对DCS电缆进行核查，对屏蔽层短接的电缆进行更换。
六、机组运行水平的提升和安全经济效益的保障分析
1、在机组出现断网时，如果运行人员处置不当，造成的设备损坏损失将不敢想象。措施的制定为运行中DCS断网事故的处理制定了处理思路，在几次DCS断网事故处理中运行人员均采用了正确的操作手段保证了机组安全。
3、机组运行经济性能分析：按照一次非计划停运统计直接经济损失120-150万元，在迎峰度夏期间一次非计划停运直接经济损失200---250万。措施的合理制定、准确执行及DCS网络的改造为公司创造了较大的经济效益。
七、结论
公司利通过分析处理改善了DCS网络的稳定性基本排除了设备隐患为安全生产提供了保障。减少了机组非计划停机次数，为公司创造了较大的经济效益。
一、绪论
某发电有限公司#1、#2机组主控DCS控制系统自2008年6月受电、调试开始，通讯网络经常发生噪音（NOISEBITS）突然急剧增加现象，造成网络通讯失败，DCS断网现象，运行人员无法通过CRT控制热力系统参数和设备状态，严重威胁电厂安全运行。
二、某电厂设备介绍
公司一期两台300MWCFB机组主控DCS控制系统采用的是霍尼韦尔公司上世纪80年代产品Honeywell TPS控制系统，以同轴电缆作为网络通讯介质。2008年5月初开始安装、受电及调试工作。该系统具备生产过程中数据的实时采集、显示、控制、保护和历史数据的采集及查询等基本功能。
三、某电厂DCS系统调试和运行过程中出现的问题
2008年6月#1、2机组主控DCS控制系统开始受电、组态及调试工作，在调试、运行过程中逐渐发现存在以下问题：自2008年9月8日至9月23起，多次发生断网事故，最严重的一次发生在2011年4月，29日运行人員无法监视参数和对设备进行控制时间长达7分多钟。
四、原因分析
1、DCS控制系统中电磁干扰的主要来源
1.1 来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若DCS系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对DCS内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对DCS通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和DCS局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
1.2 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
（1）来自电源的干扰
DCS系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。DCS电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。
（2）来自信号线引入的干扰
与DCS控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。DCS控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
（3）来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使DCS系统将无法正常工作。DCS控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对DCS系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点问存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响DCS内逻辑电路和模拟电路的正常工作。DCS工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响DCS的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
1.3 来自DCS系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路问的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件问的相互不匹配使用等。这都属于DCS制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
2、X公司DCS系统干扰现象及分析
2.1 统抗干扰能力差。Honeywell公司TPS控制系统网络属于令牌网结构，采用的是落后的同轴电缆介质，对现场电、磁干扰非常敏感。运行中，多次因为干扰造成控制器离线、网络交换机NIM离线、板卡故障现象，严重时造成DCS控制系统网络通讯中断。
2.2 在电缆屏蔽层中串有高电压，部分信号电缆中存在220V以上的高电压。经过查找，发现部分信号接地线与高压设备接地线串接在共地点上。
2.3 分电缆存在之间接头且外部屏蔽层短接，造成屏蔽层不接地。
五、处理
1、生产过程中对DCS断网的处理措施
1.1 各专业暂停所有操作，维持现工况，各岗位人员立即按规定分配对讲机，由当班单元长统一指挥，紧急赴就地进行监视与操作，各岗位人员到位后应立即向单元长汇报并随时汇报现场情况。需要运行值班员及时到位进行监视与操作的地点包括：汽包小室；锅炉给水操作台；锅炉引风机；给水泵小机转速及给泵出口压力表；凝汽器就地水位计；除氧器就地水位计；#5低加出水调节门。此外，必须有专人做好根据命令要求以最快速度按既定顺序就地停止锅炉运行设备的准备。 1.2 如果部分操作员站出现断网故障时，运行人员应从工程师站或其他无故障操作员站继续监视机组参数，此时应停止重大操作，停止一切定期工作，如排污、吹灰等，同时迅速排除故障
1.3 如果全部操作员站故障不能操作且控制台后立屏上的各参数表计、水位表、以及汽机DEH、MEH等尚能提供可靠的监视参数时，运行人员可通过上述表计或系统继续加强监视汽包水位、压力、锅炉主蒸汽压力、主蒸汽温度、床温、除氧器水位、凝汽器水位等参数，同时可以用MEH微调汽包水位。
1.4 如DCS故障短时间内无法恢复正常，且后备监视仪表均不可用，机组运行安全无法保证时，接到值长紧急停机命令后，手动BT按钮按紧急停机处理。
1.5 因为DCS故障在停机后厂用电不能自动切换时，电气专业应该紧急就地启动菜油发电机，保证对重要辅机的供电。汽轮机及锅炉专业应按厂用电中断处理，保证机组的安全停用。
2、对于DCS系统的硬件改造
2.1 对确定已经产生污染的链式给煤机、输渣、斗提机、冷渣器、220VAC控制回路加装隔离变压器隔离干扰源。
2.2 为了避免信号电缆屏蔽层串接过来的干扰对TAP连接器的干扰，将TAP头接地以及系统内部接地和信号电缆的屏蔽层分别接到机柜内不同的铜牌上，削弱干擾源的强度和隔离干扰源。
2.3 对模拟量信号采用模拟量信号隔离器。
2.4 对DCS接地系统进行排查，将和高压系统串接的接地系统进行重新接线。
2.5 对DCS电缆进行核查，对屏蔽层短接的电缆进行更换。
六、机组运行水平的提升和安全经济效益的保障分析
1、在机组出现断网时，如果运行人员处置不当，造成的设备损坏损失将不敢想象。措施的制定为运行中DCS断网事故的处理制定了处理思路，在几次DCS断网事故处理中运行人员均采用了正确的操作手段保证了机组安全。
3、机组运行经济性能分析：按照一次非计划停运统计直接经济损失120-150万元，在迎峰度夏期间一次非计划停运直接经济损失200---250万。措施的合理制定、准确执行及DCS网络的改造为公司创造了较大的经济效益。
七、结论
公司利通过分析处理改善了DCS网络的稳定性基本排除了设备隐患为安全生产提供了保障。减少了机组非计划停机次数，为公司创造了较大的经济效益。