TXP分散控制系统安全运行的探讨

　　随着机组容量的增大，对分散控制系统(DCS)的安全可靠性要求也越来越高。为了提高DCS安全运行的可靠性，一般都对较为关键的部件实行冗余配置，采取双系统运行。扬州第二发电有限责任公司(下称扬二厂)两台600MW机组的DCS都选用了Telepem XP(下称TXP)。在TXP系统中，AP是直接检测和控制现场设备的自动处理单元，AP系统的正常与否直接决定着TXP系统的可靠性，也就影响着机组运行的安全稳定性。

　　一、TXP系统的组成和现状

　　TXP分散控制系统对机组的在线控制主要由操作员监视系统(OM)和自动处理系统(AS)两大部份协调完成。OM系统和AS系统采用冗余配置和分层控制的原则，网络通信使用两路虚拟总线连接(参见TXP结构图)。AS系统的核心是自动处理单元AP。经过数年来实践和分析，OM系统的SU和PU冗余丢失一般不直接影响机组的安全运行，即使在OM系统的主从SU和PU全部故障的极限状态下，只要各AP系统运行正常，一般仍然可以在机组不停运的工况下排除故障;但如果AP一旦冗余丢失，就只有单CPU运行，这时如果主CPU或其通讯模件发生故障，整个AP就停止工作，与其它柜间的通讯发生中断，严重时造成总线通讯中断或控制系统失控而导致机组跳闸。历史上曾有四次由于AP冗余丢失继而引发其它故障，最终导致机组跳闸。

　　自#1、#2机组商业运行以来，AP冗余丢失的情况比较频繁。TXP发生的所有故障中，AP的故障占了大半。据不完全统计，在2001年1月至2003年12月期间，AP冗余丢失故障就有56次(参见附表1)。AP冗余丢失的状况，这始终是影响机组安全运行的隐患。

　　二、AP冗余频繁丢失的原因

　　在TXP系统中，AP冗频繁余丢的根源表现为显性和隐两种状态。AP模件的软件缺陷和硬件故障可直接导致AP冗余丢失，属于显性的根源;AP运行环境超温、AP负荷率超标和静电对AP模件的破坏所造成的AP冗余丢失，往往在当时表现为不明原因，属于隐性的根源;模件和机架积尘的影响多数情况是显性问题，有时也是隐性的问题。

　　2.1 环境温度对AP的影响

　　DCS模件的电子器件对温度的变化比较敏感，温度梯度场呈非线性变化，一旦接近或达到饱和区域时工作状态就失常。因此，DCS对环境温度都有一定的要求。按电力行业标准，电子室的温度应控制在18℃-24℃。国内的DCS多数采用柜内强制通风的冷却方式，当电子室温度在此范围内时，DCS模件的芯片工作温度在40℃以下。然而TXP分散控制系统的扩展柜采用上下温差自然冷却方式，冷却效果相对比强制通风方式差;基本柜中也只对电源部份采用了风扇通风，所以模件芯片的实际温度比室温高得多。在现场测试，当室温21℃时，AP柜功能模件温度在33℃左右，而芯片的工作温度在40℃左右;当28℃室温时，功能模件自身温度达到43℃左右，芯片工作温度高达50℃左右。因此，对于扬二厂TXP而言，即使电子室的温度满足国家行业标准的要求，当室温在21-24℃时，AP模件的芯片实际已经工作在超温状态，何况，过去有时电子室温度高达25-29℃。2003年5月份，加装分体式空调，电子室温度控制在18℃-2l℃后，5月至8月期间的AP冗余丢失次数占全年的35%，比已往同期下降了50%。从实践情况看，扬二厂电子室最适宜的环境温度应该在18℃-2l℃，电力行业标准不完全适合扬二厂电子室的环境温度要求。