??????? 隨著機(jī)組容量的增大，對分散控制系統(tǒng)（DCS）的安全可靠性要求也越來越高。為了提高DCS安全運(yùn)行的可靠性，一般都對較為關(guān)鍵的部件實(shí)行冗余配置，采取雙系統(tǒng)運(yùn)行。揚(yáng)州第二發(fā)電有限責(zé)任公司（下稱揚(yáng)二廠）兩臺600MW機(jī)組的DCS都選用了Teleperm XP(下稱T XP)。在T XP系統(tǒng)中，AP是直接檢測和控制現(xiàn)場設(shè)備的自動處理單元，AP系統(tǒng)的正常與否直接決定著T XP系統(tǒng)的可靠性，也就影響著機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。
??????? 1　T XP系統(tǒng)的組成和現(xiàn)狀
??????? T XP分散控制系統(tǒng)對機(jī)組的在線控制主要由操作員監(jiān)視系統(tǒng)（OM）和自動處理系統(tǒng)（AS）兩大部份協(xié)調(diào)完成。OM系統(tǒng)和AS系統(tǒng)采用冗余配置和分層控制的原則，網(wǎng)絡(luò)通信使用兩路虛擬總線連接（參見T XP結(jié)構(gòu)圖）。AS系統(tǒng)的核心是自動處理單元AP。經(jīng)過數(shù)年來實(shí)踐和分析，OM系統(tǒng)的SU和PU冗余丟失一般不直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行，即使在OM系統(tǒng)的主從SU和PU全部故障的極限狀態(tài)下，只要各AP系統(tǒng)運(yùn)行正常，一般仍然可以在機(jī)組不停運(yùn)的工況下排除故障；但如果AP一旦冗余丟失，就只有單CPU運(yùn)行，這時如果主CPU或其通訊模件發(fā)生故障，整個AP就停止工作，與其它柜間的通訊發(fā)生中斷，嚴(yán)重時造成總線通訊中斷或控制系統(tǒng)失控而導(dǎo)致機(jī)組跳閘。歷史上曾有四次由于AP 冗余丟失繼而引發(fā)其它故障，最終導(dǎo)致機(jī)組跳閘。
??????? 自#1、#2機(jī)組商業(yè)運(yùn)行以來，AP冗余丟失的情況比較頻繁。T XP發(fā)生的所有故障中，AP的故障占了大半。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在2001年1月至2003年12月期間，AP冗余丟失故障就有56次（參見附表1）。AP冗余丟失的狀況正在逐漸改善，但目前尚未徹底改觀，這始終是影響機(jī)組安全運(yùn)行的隱患。
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??????? 附圖1?? T XP結(jié)構(gòu)圖
??????? 附表1：?? 2001-2003 AP冗余丟失情況
??????? 周期?AP1?AP4?AP5?AP6?AP7?AP20、21?合計(jì)?
??????? ＃1機(jī)組冗余丟失?3?2?7?12?8?3?35?
??????? ＃2機(jī)組冗余丟失?3?2?0?4?5?7?21?
??????? 2　AP冗余頻繁丟失的原因
??????? 在T XP系統(tǒng)中，AP冗頻繁余丟的根源表現(xiàn)為顯性和隱兩種狀態(tài)。AP模件的軟件缺陷和硬件故障可直接導(dǎo)致AP冗余丟失，屬于顯性的根源；AP運(yùn)行環(huán)境超溫、AP負(fù)荷率超標(biāo)和靜電對AP模件的破壞所造成的AP冗余丟失，往往在當(dāng)時表現(xiàn)為不明原因，屬于隱性的根源；模件和機(jī)架積塵的影響多數(shù)情況是顯性問題，有時也是隱性的問題。
??????? 2.1　環(huán)境溫度對AP的影響
??????? DCS模件的電子器件對溫度的變化比較敏感，溫度梯度場呈非線性變化，一旦接近或達(dá)到飽和區(qū)域時工作狀態(tài)就失常。因此，DCS對環(huán)境溫度都有一定的要求。按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電子室的溫度應(yīng)控制在18 ℃-24℃。國內(nèi)的DCS多數(shù)采用柜內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)的冷卻方式，當(dāng)電子室溫度在此范圍內(nèi)時，DCS模件的芯片工作溫度在40℃以下。然而TXP分散控制系統(tǒng)的擴(kuò)展柜采用上下溫差自然冷卻方式，冷卻效果相對比強(qiáng)制通風(fēng)方式差；基本柜中也只對電源部份采用了風(fēng)扇通風(fēng)，所以模件芯片的實(shí)際溫度比室溫高得多。在現(xiàn)場測試，當(dāng)室溫21℃時，AP柜功能模件溫度在33℃左右，而芯片的工作溫度在40℃左右；當(dāng)28℃室溫時，功能模件自身溫度達(dá)到43℃左右，芯片工作溫度高達(dá)50℃左右。因此，對于揚(yáng)二廠T XP而言，即使電子室的溫度滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，當(dāng)室溫在21-24℃時，AP模件的芯片實(shí)際已經(jīng)工作在超溫狀態(tài)，何況，過去有時電子室溫度高達(dá)25-29℃。2003年5月份，加裝分體式空調(diào)，電子室溫度控制在18 ℃-21℃后， 5月至8月期間的AP冗余丟失次數(shù)占全年的35%，比已往同期下降了50%。從實(shí)踐情況看，揚(yáng)二廠電子室最適宜的環(huán)境溫度應(yīng)該在18 ℃-21℃，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完全適合揚(yáng)二廠電子室的環(huán)境溫度要求。
??????? 2.2　 AP柜模件積塵
??????? 塵埃聚集到電路版和機(jī)架槽的表面，形成覆蓋層。這些塵埃在三種情況下會對AP模件產(chǎn)生不利影響。一是積塵受潮后，形成局部短路，燒壞模件。二是在模件更換或新增模件時，塵埃附著在模件與機(jī)架槽的金屬接觸面之間，形成局部接觸不良。這種情況在塵埃較多且插模件方法不當(dāng)時往往會發(fā)生，而且這種接觸不良的故障不易被發(fā)現(xiàn)。三是在較高電壓（例如電容）下塵埃產(chǎn)生電離，形成帶電塵埃，條件滿足時形成放電。尤其在模件積塵和高溫同時作用時，更容易引起局部燒壞。
??????? 電子室內(nèi)灰塵較多，電子柜機(jī)架和模件表面積塵較嚴(yán)重。#1機(jī)組AP1就發(fā)生過電源模件因表面灰塵受潮發(fā)生短路故障。在AP冗余丟失故障中，不明原因的AP模件損壞現(xiàn)象也常有發(fā)生，積塵影響是其中的一個因素。
??????? 2.3　硬件的隨機(jī)故障
??????? 硬件的隨機(jī)故障導(dǎo)致AP冗余丟失的問題，一方面是設(shè)備使用過程中，模件隨機(jī)損壞。究其根源，有強(qiáng)電串入、有人為因素、有質(zhì)量問題、有自然損壞、也有不明原因。從調(diào)試至今，#1、#2機(jī)組AP各種模件損壞近百塊。在運(yùn)行過程中，一旦發(fā)生AP的網(wǎng)絡(luò)通訊模件、柜間通訊模件或CPU模件等損壞，相應(yīng)的AP就會失去冗余或者發(fā)生主從切換后失去冗余。
??????? 另一方面，T XP設(shè)備漸近老化期，模件之間的連接或接地性能逐漸下降，簡接引起AP故障。設(shè)備老化問題主要反映在AP模件、機(jī)架連接和“三地”性能。AP柜模件間的連接故障會直接引起AP冗余丟失。2003年第四季度，#1機(jī)組AP5連續(xù)6次冗余丟失，采取了多種處理方案，從復(fù)位、冷啟、傳代碼、換模件到熱線診斷等多種措施，從處理結(jié)果看，AP5先發(fā)生CP1430模件故障，后又出現(xiàn)AP機(jī)架CP槽與模件的接觸不良，更換槽位后系統(tǒng)運(yùn)行正常。
??????? 2.4　AP相關(guān)軟件的固有缺陷
??????? 軟件問題引起AP冗余丟失主要分兩種類型，一類是系統(tǒng)支撐軟件的不完善，另一類是通訊軟件的性能差。通訊軟件的缺陷又主要表現(xiàn)三種情況，一是AP的通訊管理軟件對出現(xiàn)瞬間通訊延時的處理不當(dāng)，二是CP1430偶爾存在通訊延時，三是APF120固化程序存在缺陷。
??????? T XP系統(tǒng)制造商針對各地用戶的運(yùn)行缺陷，已經(jīng)發(fā)布過大量的軟件補(bǔ)丁。我公司#1、#2機(jī)組使用的T XP系統(tǒng)支撐軟件也發(fā)生過多次問題，接受和安裝過相應(yīng)的軟件補(bǔ)丁。但補(bǔ)丁軟件過多時會影響系統(tǒng)軟件的運(yùn)算效率，所以更有效的改善辦法是軟件升級。