浅议如何提高分散控制系统的可靠性.docVIP

浅议如何提高运行分散控制系统 的可靠性 1　前言 随着分散控制系统(Distributed Control System。以下简称DCS)在电厂的深入运用，其可靠性对整个电厂的稳定运行日益紧密，可以说是生死攸关。 DCS控制系统的大范围使用，为电力生产的安全、经济运行作出了巨大贡献。随着电力体制改革的深入推进，提高DCS控制系统的可靠性不仅是保证电厂提供优质、稳定的电源，从而树立良好的市场形象参与到竞价上网中，而且对电网的安全运行起着重要的作用。 2　DCS控制系统的可靠性 2.1　DCS控制系统的可靠性概念 可靠性是产品质量的指标，其定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。其中规定条件是指产品工作时所处的环境条件、维护条件、使用条件等，规定时间是指考察产品是否正常工作的起止时间，规定功能则是指产品应当实现的功能。必须注意：上述三个规定的条件不同，则可靠性也不同。例如，同一个产品在试验室内工作与在恶劣的现场条件下工作可靠性不同，在同样条件下工作一所与工作数所可靠性也不同。 由可靠性的定义可以看出，可靠性是一个定性的概念，为了科学地研究可靠性问题，必须对可靠性进行量度，从而达到定量的目的。演化“定性”为“定量”可以有许多方法，这里介绍常用的可靠性量化指标，这些指标共同构成了一个可靠性的量化体系。 2.1.1　可靠度 可靠度是直接从可靠性演化而来的定量指标，在国家标准中对可靠度的定义是：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。 2.1.2　失效率 失效率是指系统运行到t时间后的单位时间内发生故障的系统数与时刻t时完好的系统数之比。对于电子产品而言，失效率记作λ（t），λ（t）的单位是时间的倒数，一般即L/小时。λ(t)与时间t的关系如下图所示， 这就是著名的浴盆曲线。该曲线可分为三个部分，第1部分为早期失效期，这一时期内引起产品失效的主要原因是生产过程中的缺陷，随着 时的增加这种情况迅速减少。第2部分为偶然失效期，其中 很低，并且几乎与时间 无关，这一时期也称为寿命期，它持续的时间很长。第3部分为耗损失效期，这一时期内产品已达到其寿命，失效率迅速上升。 通常情况下同，一种产品经过适当的老化处理，可以很快地渡过早期失效期而进入偶然失效期，偶然失效期是一个长期稳定的过程，因此在分析产品的可靠性指标时，一般是指产品在偶然失效期内的可靠性。 2.1.3　平均寿命与平均维修时间 按照可靠度的定义，如果一处产品在时刻 t 内正常工作的概率为 R（t），则按照统计学理论，该产品寿命的数学期望值亦即平均寿命m可表达为： M=∫+∞ 0R（t）dt 如果产品出现故障后无法修复，则其寿命m 又可称作平均无故障时间（Mean Time To Failure）,简称MTTF，如产品故障可以修复，则其寿命m代表的是平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure）,简称MTBF。DCS的故障均应是可以修复的，所以本章中将平均寿命统称作MTBF。对可修复的系统，还有一个重要的可靠性指标，即平均修复时间（Mean Time To Repair）,亦称为MTTR。MTTR也是一个统计值，但由于MTTR一般远远小于MTBF，是一段很短的时间，可以通过试验和经验确定，因此这里不再以表达式来计算MTTR，而只是提出这个概念。 2.1.4　利用率 利用率是可修复产品的一个可靠性指标，由下式定义： A=MTBF/MTBF+MTTR 也就是说，利用率是产品正常工作的时间占总时间的比率。为提高利用率，一方面要尽量提高产品MTBF，另一方面还要努力减小产品的MTTR。 3　运行DCS控制系统可靠性的影响因素 对于已经运行的DCS控制系统，其选型、安装、调试都已经固定，影响其可靠性主要因素有以下几方面 3.1　系统本身在硬件及软件上存在不合理的部分 系统的硬件本身不是非常稳定，软件设计时没有考虑在线下装的问题。系统设计时存在一些问题，如系统电源配置不当、风险没有得到分散，多个子系统共用一个电源。 3.2　人员对系统不熟悉，导致人为错误 工作人员对系统操作不熟悉造成误操作。如在进行强制信号操作、逻辑组态及修改等工作时搞错位号，引错变量等。 3.3　环境不符合标准 环境干扰分成以下几种类型： 电和磁干扰，电场和磁场的变化在DCS系统中的有关电路或导线中感应出干扰电压，从而影响系统的正常工作。这种干扰对系统的影响是最大的。 机械干扰，指由于机械的振动或冲击，使系统中的电气元件发生振动、变形、使连接线发生位移、接头松动等。这一类干扰采用合理安装来解决的。 热干扰，系统中的元器件在工作中产生热量所引起的温度波动以及环境温度的变化都会引起装置的电路元器件的参数发生变化，某些装置因一些条件的变化产生某种附加电势等，都会影响装