DCS 典型故障原因分析与防范对策
一、前 言
DCS 在国内大型火力发电机组上应用始于上世纪八十年代后期,到目前为止
只有十几年的运行经验。华能国际电力股份有限公司整套引进 350MW 机组,
投资建设的南通、上安、大连、福州电厂是国内最早应用 DCS 的电厂。
随着火力发电机组自动化水平的不断提高,单元机组 DCS 系统的功能范围不断
扩大。近两年新建和改造机组的单元控制室内除用于紧急停机、停炉用的后备
手操外,其余操作全部依赖于 DCS。因而,由于 DCS 本身故障引起的跳机现
象时有发生。所以,如何提高 DCS 的可靠性作为一个重要课题摆在了从事热工
自动化工作的各位人士的面前。
由于工作关系,有机会到过三十多家火电厂收资、交流或验收,接触到应用
DCS 的 100~700MW 单元机组近八十台,几乎覆盖了国内应用过的所有类型
的 DCS,对各种类型的 DCS 发生的故障有较多的了解,无论是进口 DCS,还
是国产 DCS,尽管在原理、结构上迥异,包含的子系统也不一样多,但都或多
或少地出现过一些相类似的故障,通过对典型故障进行深入细致地分析,找出
故障的真正原因,举一反三,制定出防范措施,并正确地实施,可以很好地防
止此类 DCS 故障的重复发生。本文列举了几个典型的 DCS 故障案例,供从事
热工技术管理及检修人员参考。
二、案例一ì 控制器重启引发机组跳闸
2.1 事件经过
2001 年 11 月 1 日,A 电厂 4 号机组停机前有功负荷 270MW,无功
96MVar,A、B 励磁调节器自动并列运行,手动 50Hz 柜跟踪备用。
14 时 26 分,事故音响发出,发电机出口开关、励磁开关跳闸,"调节器 A 柜
退出运行"、"调节器 B 柜退出运行"等报警信号发出,机组解列。对 ECS 控制
系统检查、试验,发现#14 控制器发生故障已离线,与之冗余的#34 控制器
发生重启,更换了#14 和#34 控制器主机板后,机组重新启动,不久,发变
组与系统并列。
2.2 原因分析
根据历时数据分析,13 时 31 分,#14 控制器硬件故障而离线运行,热备用
的#34 控制器自动由辅控切为主控。14 时 26 分,#34 控制器由于通讯阻塞
引起"WATCHDOG"误判断,致使控制器重启。由于控制器控制励磁调节器的
方式为长信号,没有断点保护功能,#34 控制器重启后,不能自动回到断点前
的状态,导致 A、B 调节器自动退出运行,手动 50Hz 柜自动投入。由于发电
机失磁,发电机端电压下降,导致厂用电源电压降低,手动 50Hz 柜输出电压
继续降低,手动 50Hz 柜投入后发电机没有脱离失磁状态,直至切除励磁装置,
造成发电机失磁保护动作,发电机出口开关跳闸。
#14 控制器和#34 控制器控制发变组设备,包括厂用电切换的备自投继电器
接点 BK,#34 控制器重启后,BK 自动复位,继电器接点断开,BK 投到退出
位置,造成 6KV 电源开关 6410、6420 开关自投不成功。
2.3 防范措施
2.3.1 将故障控制器更换。后来制造厂确认这一批主板晶振存在问题,同意免
费更换,利用停机机会更换 4 号机组所有控制器主板。
2.3.2 增加任一控制器、I/O 卡、通讯卡离线报警功能。