0 引言

根据我国电厂实际需求，DCS失电故障分散控制系统需从一个特殊角度设计出发，发展成为一个与外界连接接口较为复杂的控制系统[1]。DCS网络通讯与控制器都会出现分散处理单元故障现象，如果故障比较简单，那么DCS失电故障分散控制系统只会出现局部死机情况，整个机组仍然可以安全稳定运行；如果故障比较复杂，那么分散控制系统会出现网络通讯瘫痪情况，整个机组停止运行。基于此，对DCS失电故障分散控制系统的维护便成为了目前急需考虑的一个问题[2]。作为火电安全运行的主要因素，热控自动化设备DCS控制系统起到了积极作用，尤其是在近几年得到了广泛应用[3]。随着大数据时代的到来，控制系统的使用数量呈爆炸式增长，使系统的安全性和可靠性受到了威胁，且控制系统在运行过程中出现各种各样的故障，给整个企业造成了不同程度的经济损失，因此相关专家和学者对DCS失电故障分散控制系统的维护问题极为关注，通过深入研究已取得一些有效成果[4]。传统控制系统维修平台没有对失电故障的风险进行分析，导致分散控制准确率较低，系统不可靠[5]。为解决以上问题，提出设计一种DCS失电故障分散控制系统维修平台。对DCS失电故障分散控制系统中常出现的失电故障问题进行分析建立风险评价指标，并以该指标为基础构建失电故障风险评估模型，依据评估模型的评估结果，完成控制系统维护平台的设计。实验结论可知，该维护平台中的失电故障风险评估模型所得的风险值与标准值更为接近，风险值波动范围较小，不同负荷点处的风险值不同，由此可知，改进的维护平台比传统维护平台对风险分析的准确率更高，可为自动化控制仪器提供有效故障风险分析，实现DCS失电故障分散控制系统的有效维护。

1 DCS失电故障分散控制系统失电故障分析

我国工业自动化生产技术水平不断提高，针对控制器控制要求就变得极为复杂，一种在大数据环境下的DCS失电故障分散控制系统应用而生[6]。由于目前我国各个火电厂对于系统应用水平存在局限性，导致控制在运行过程中难免会出现失电故障，为此需对故障进行风险评估，分别为：电源故障、系统故障、通信系统故障。按照控制器断电情况一般可分为故障断电和预安排断电，具体结构如图1所示。

 断电  

图1 停电性质分类

1.1 电源故障

DCS失电故障分散控制系统电源故障是失电故障的主要原因，一旦出现电源故障，会危及到整个运行状态，而且还可能导致机组出现跳闸现象，造成故障发生[7]。电源故障出现的主要原因就是电源问题较多，一般是备用电源不能与原电路结构吻合，而且采用双路备用供电方式在转换时会出现瞬间失电，导致机组出现跳闸；还有可能是保险配置不合理导致内部故障出现电源中断，导致电源发生故障；最后一个可能是稳压电源引起的插头接触不良导致电源无法正常输出。

1.2 系统故障

1.2.1 硬件故障

DCS失电故障分散控制系统硬件组件包括：处理器组件、I/O组件和通讯组件，这三部分硬件功能各不相同，常见故障位置为通道接口，硬件故障发生主要原因为：

近年来，随着我国经济的发展和社会的不断进步，我国的建筑行业建设有了很大的飞跃，建筑工程所使用的施工技术种类也越来越多。其中，混凝土装配式住宅施工技术尤其得到重视和发展。混凝土装配式住宅施工技术在很大程度上去除了传统技术中的一些弊端，同时由于预制构件的应用，更有利于节能减排目标的实现，因此越来越受到人们的重视。

DCS失电故障分散控制系统是由设备和设施构成的，控制设备可分为三个电压等级，即为高、中、低，按照功能可进行一次设备连接和二次设备连接，控制器设施主要是由馈线连接而成的，如图2所示。

通信网络是DCS失电故障分散控制系统与生产线连接枢纽，通常情况下在节点总线和接地总线上发生故障，由于地标发生错误导致断电情况发生，造成该部分发生的原因是：

2)控制操作如果出现失灵或者失效，那么操作工作站就会出现死机和打印不正常现象，操作失灵主要原因就是系统因长时间发生老化导致内部结构受到了浮尘污染，导致接触点不能实现自行连接，出现通信断路。控制操作出现失效事故主要原因就是操作信号不能改善通道状态，其中导致这种状态出现主要可能有三种，分别是过程硬件故障、操作工作站存在缺陷、设备超负荷[8]。操作工作站死机的原因是与控制操作出现分歧，由于键盘组出现错误、接触不良导致键盘不能正常工作，打印机出现故障原因就是配置不合理或者打印机实时屏蔽而造成的。

1.2.2 软件故障

DCS失电故障分散控制系统软件部分发生故障的主要原因就是：在大数据环境下，软件本身不完善是发生故障主要原因。

基于大数据风险评估指标：

1.3 通信系统故障

FPGA芯片的可重构资源分区数量与位置信息固定，待布局逻辑功能个数、所需资源数量与种类等信息在布局前也已确定，并且在布局过程中不会发生变化，所以在UPRFloor布局策略中使用常量表示上述信息，具体定义如表1所示.

陈庄二人虽因诗学观及创作相似而得以并称，然从以上所述情况来看，二人之间实存在诸多的不平衡性。这种不平衡性一方面暗示着“陈庄体”这一称谓具有不合逻辑性，其最突出的例子便是对庄昶诗歌注重锻炼这一特点的论争；另一方面则向我们展示了陈、庄二人诗歌创作上的不同倾向，这无疑扩展了“陈庄体”的内在歧向。

根据上述建立的失电故障风险评估模型，对失电故障风险进行评估，依据评估结果对DCS失电故障分散控制系统进行有效维护，实现维护平台的建立。在大数据环境下，对DCS失电故障分散控制系统失电故障风险进行分析，目的就是为了评估失电故障对于发生的故障事故造成DCS失电故障分散控制系统停止工作风险程度[11]，其中包括故障断电可能性和断电概率，风险值就是故障断电概率的断电损失的乘积，即故障断电风险评估模型为：

2)连地处故障：由于连接设备与生产过程会发生联系，即使在良好工作环境下，发生故障可能性较高，容易受到维修工作人员的影响而造成断电事故发生。

3)地标标记错误：无论是接地组件还是连线接口，如果发生标记错误，那么控制处就会发生通信紊乱。

从上表看出，全书引用(化用)情况涉及篇目14篇，共16处，足见刘勰的确吸收了不少道家思想在其创作中，例如贯穿全文的“自然”说、“虚静”说等，而这些又是道家思想重要的理论精髓。在《文》中，刘勰虽引用(化用)这些思想，但并没有生搬硬套，而是根据这些精髓实质生发出许多可以用来证明其观点的新理论，这就如同“中国化的马克思主义”一样，赋予了新的生命力。

2 失电故障风险评估

1)通道故障也就是I/O组件发生故障，引起故障原因就是因系统长时间工作出现部分组件老化和损坏，造成故障原因一般是具有隐藏性的，只有参数出现才会出现异常；连接线发生松动也是因为I/O组件与主机发生通信中断才导致断电事故发生；外界强信号电磁干扰导致故障发生。

  

图2 DCS失电故障分散控制系统馈线结构

由图2可知：该馈线结构是由变电站处的10 KV母线组成的，该馈线上主要包括断路馈线、分支馈线、变压器馈线和用电馈线等。

1)断路馈线风险评估是在大数据环境下对实时数据进行传输的，数据采集主要通过设备数据包经过分布式进行实时数据传输，并将数据包实时队列化发送到大数据处理平台进行风险评估。

2)分支馈线风险评估是在大数据处理平台下对数据包进行实时处理，将接收到的数据包进行数据解析，通过协议特征库进行数据特征匹配，将匹配确认为异常故障数据发送给平台进行存储。

3)变压器馈线和用电馈线风险评估是在大数据平台下针对存储数据机性能能够聚类分析并进行动态更新，为风险评估指标进行特征收集。

据统计，2013年，湖南累计投入抗旱资金24.2亿元，抗旱机电井25.5万眼、抗旱泵站3.86万处、机动抗旱设备83.8万套、运水车辆1.75万辆，完成抗旱灌溉面积1958万亩，挽回粮食损失300多万t，减少经济作物损失60亿元，临时解决了314万人的饮水困难，有效保障了群众生活和农业生产安全。

在大数据环境下构建的风险评估指标主要包括：失负荷风险指标、过负荷风险指标和电压过负荷风险指标。构建风险评估指标体系，包括运行风险、系统风险和设备风险，其中运行风险包括季度故障率、季度修检率、平均故障间隔时间；系统风险包括平均断电间隔时间、平均断电持续时间和客户平均断电次数；设备风险包括线路负载情况、供电可靠情况和用户平均电量损失情况。针对DCS失电故障分散控制系统失电故障风险评估都在单一数据环境下对某一点进行风险指标构建的，在大数据环境下，综合各个风险值指标进行研究的。

对任何科学研究来说，研究方法的重要性自不待言。根据不同的研究对象和目的，语言研究方法大致可分为三大类：逻辑方法、观察方法和实验方法(桂诗春，1993:1)。逻辑方法较多地用于研究语言系统，而观察方法则大多用于研究语言使用。语言使用有时也采用实验方法(何兆熊等，2000:350)。语用学研究涉及的范围很广，可粗略地分为两大类：理论阐释和实证研究。跨文化的语用研究多取实证研究路径，方法上以观察方法和实验方法为主，以语言材料为基础。因此，如何收集研究所需的语料，如何对收集到的语料进行分析和解释，上述过程中应该注意哪些问题，是我们特别关心的。

从失电故障概率和故障断电损失；两个方面进行相关指标构建，能够充分反映控制器发生故障的可能性，也能客观衡量发生故障断电给整个控制系统所带来的经济损失[9]。将DCS失电故障分散控制系统失电故障风险评估指标体系分成两大类，分别是故障断电概率和故障断电损失，从控制器发生故障原因分析故障断电概率指标，其中包括自然灾害、设备停运和管理水平；而从故障断电损失角度出发，其中包括客户断电损失和企业断电损失[10]。无论是故障断电概率指标还是故障断电损失，其发生故障原因都是起源于设备发生故障所引起的，导致故障断电损失的原因主要是故障断电持续时间、故障断电缺供电量和故障断电用户数量，具体体系结构框图如图3所示。

  

图3 故障断电风险评估指标体系

3 基于风险评估模型的维护平台实现

1)节点处故障：当总线任意一处发生中断时，都会导致馈线上所有设备通信连接线发生故障。

f=k(p×d)

(1)

由公式(1)可知：f为DCS失电故障分散控制系统的故障断电风险；k为故障断电风险模型函数。

采用决策树模型对芪骨胶囊治疗原发性骨质疏松症进行成本效果分析。计算成本（cost，C）、增量成本（incremental cost，△C）、效果（effectiveness，E）、增量效果（incremental effectiveness，△E），以芪骨胶囊方案与仙灵骨葆胶囊方案的增量成本效果比（incremental cost‐effectiveness ratio，ICER）评价两种方案之间的相对经济性。

p为故障断电概率，如果控制器中含有m个负荷点，各个负荷点的故障断电概率为p1，p2，…，pn，…，pm，那么控制器故障断电概率为p=1-(1- p1)(1- p2)…(1- pm)，各个负荷点断电概率主要是由DCS失电故障分散控制系统中的组件故障所决定的。

d为故障断电损失，该损失是由客户断电损失d1和供电企业断电损失d2这两部分构成的，供电企业的断电损失包括故障断电所导致的工作量下降造成的收入损失和对设备维修的费用，而客户断电损失包括故障断电持续时间和故障断电供电量和断电次数，d1和d2之间关系为：

 

式(2)中,Snh为负荷点n在第h次断电的缺供电量；b为负荷点n在第h次的断电损失；Ih为企业在第h次失电事故中收入损失；Sn为负荷点n的缺供电量；Jn为负荷点n的电价；Eh为企业在第h次失电故障后对设备维修的费用。

根据故障断电风险评价指标和导致控制器故障的内部原因，从故障断电概率和断电损失两方面出发，根据构建的风险评估模型对DCS失电故障分散控制系统失电故障风险进行分析，依据分析结果，完成了DCS失电故障分散控制系统维护平台的设计。

2.供试品溶液的制备：每个处理取粉葛粉末约100g，精密称定，置锥形瓶中，精密加入30%乙醇（1000ml、900ml、800ml、700ml、600ml、500ml，固液比为：0.100、0.111、0.125、0.143、0.167、0.200）；在总量粉葛中，加入酿酒酵母的质量分数(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%)；提取时间为：(10h、12h、14h、16h、18h、20h)，提取温度为(20°C、22°C、24°C、26°C、28°C、30°C)。

4 实验

为了验证DCS失电故障分散控制系统失电故障风险评估的有效性进行了实验，由于风险是具有不确定性的，其发生后果是难以估量的，故障一旦发生，那么经济情况、社会影响和环境影响都会受到一定危害，为此需给定失电故障风险评估基本假设条件，并设计评估流程，将上述图2中的DCS失电故障分散控制系统馈线结构作为研究对象，估算故障断电概率和损失，最后计算故障断电风险期望值。

4.1 实验基本假设

由于DCS失电故障分散控制系统是一个复杂结构，包含器件数量，种类繁多，并且影响控制系统故障断电因素也非常多，并且具有不确定性，故障发生的随机性较大，为此需要对控制系统失电故障风险评估设定假设条件：

1)评估器件都是具有可修复性的，器件停运是在强迫条件下独立运行的；

2)只分析内部故障引起的控制系统故障断电风险，其他因素暂不考虑；

通过实际的调查分析我发现，当前高中生的消费结构存在一定的不合理之处，出现了一系列浪费的现象。很多学生的消费行为，往往凭感情用事，或者是单纯的进行模仿，并没有制定合理的理财以及消费计划，导致了资金的浪费。举个例子来说：很多学生花大钱送同学生日礼物，或者周末和同学去看电影，到KTV去唱歌等，导致没钱买教辅、舍不得吃饭等现象发生。

3)所有同种类型的控制系统使用用户的电压等级是一致的；

4)开关器件可以正常操作；

5)采用DCS失电故障分散控制系统N-1+1准则的作为风险评估依据，即为系统中某一器件发生失电故障后，可通过操作相关开关对正常区域进行修复。

4.2 实验流程

根据上述假定条件，需要确定故障断电风险评估流程，在评估过程中需要严格按照流程进行，否则将会降低风险评估准确性，故障断电风险评估流程如图4所示。

●在五原县丰裕乡万亩蜜瓜使用了硅谷功能肥，打造了万亩“大蜜丰裕”地理标志产品。每亩增产20%，糖度增加2个点以上，经有关部门现场检测达到绿色无公害标准，产品被全国各地收购商抢购，创造了一年双季蜜瓜的奇迹，每斤瓜高于市场价格0.5元，春季大棚密瓜亩收入13500元，创历史新高。

  

图4 故障断电风险评估流程

由图4可知：该评估首先要确定待评估的DCS失电故障分散控制系统，收集评估系统基础数据，然后对系统故障断电损失模型构建，对负荷点断电概率进行评估，建立系统故障断电损失模型，对故障带来的后果损失进行计算，最后结算故障断电概率和断电损失对所评估控制器进行故障断电风险评估。

4.3 实验结果与分析

根据DCS失电故障分散控制系统失电故障概率，计算控制系统故障断电所导致的客户损失，由此求得故障断电情况下企业断电损失，根据控制系统故障风险评估模型可以计算故障断电情况下的各个负荷点断电风险，如表1所示。

 

表1 负荷点期望断电风险

  

负荷点失电故障出现概率断电损失/元断电风险/元A0．21536219839513898．15B0．226569911．5516130．82C0．226580040．1321002．35D0．215376259．1416442．15E0．226596145．2423001．16F0．225769619．0318432．56

由表1可求得DCS失电故障分散控制系统总风险，由于各个负荷点断电概率和断电损失不同，导致各个负荷点上的断电风险也不同。

为了使风险评估结果更具有可靠性，分别应用传统维护平台与改进维护平台，并对两种平台的控制系统的准确性进行对比，结果如图5所示。

  

图5 两种维护平台风险评估准确率对比结果

由图5可知：当负荷点为A时，两种评估方法的风险值为13 898.15元，都与标准评估风险一致；当负荷点为B时，传统维护平台的评估风险值为20 000.00元，而改进维护平台所得的风险值为16 000.83元，而标准评估风险值为16 130.82元，明显看出，改进维护平台所得的风险值与标准值更为接近。不同负荷点处的风险值不同，逐渐显示出传统维护平台风险评估不准确，而改进维护平台所得的风险值基本与标准值一致。

4.4 实验结论

根据上述实验内容，得出实验结论：由于DCS失电故障分散控制系统出现故障负荷点不同，所说需要测试不同风险值。采用传统维护平台进行风险评估时，所获得的风险值波动范围较大，而采用改进维护平台进行失电故障风险评估时，所获的风险值波动范围较小，且与标准值基本一致，由此可知，改进维护平台比传统维护平台对失电故障风险分析的准确率更高。

陕西省中小河流分布广、战线长、数量多，不仅直接关系到广大人民群众的生命财产安全，而且关系到全面建设小康，构建社会主义和谐社会、建设社会主义新农村等重大战略目标的顺利实现。

5 结束语

改进设计的DCS失电故障分散控制系统维护平台能够有效满足失电故障风险评估的需求，通过在实际应用中不断对暴露的故障点进行分析，方便后续相关工作人员对故障风险进行准确评估。针对故障风险需从定义着手开始分析，从引起的外部故障断电风险原因进入到DCS失电故障分散控制系统故障断电风险分为外部原因和内部原因，对DCS失电故障分散控制系统中常出现的失电故障进行分析，建立风险评价指标，并以该指标为基础构建失电故障风险评估数学模型。实验验证可知，改进的控制系统维护平台比传统维护平台对失电故障风险分析的准确率更高，为其他安全风险监测提供保障。

参考文献：

[1] 王东风, 刘 千, 韩 璞,等. 基于大数据驱动案例匹配的电站锅炉燃烧优化[J]. 仪器仪表学报, 2016, 37(2):420-428.

[2] 吕 荣, L(U)Rong. 基于大数据处理技术的AIS应用研究[J]. 海军工程大学学报, 2017(4):98-102.

[3] 王宁玲, 付 鹏, 陈德刚,等. 大数据分析方法在厂级负荷分配中的应用[J]. 中国电机工程学报, 2015, 35(1):68-73.

[4] 付 鹏, 王宁玲, 李晓恩,等. 基于信息物理融合的火电机组节能环保负荷优化分配[J]. 中国电机工程学报, 2015, 35(14):3685-3692.

[5] 王 刚, 梁正玉, 李存文,等. 大数据分析在汽轮机调节门特性参数辨识及优化中的应用[J]. 中国电力, 2016, 49(6):15-19.

[6] 闫秀侠, 巴忠松. 失磁故障对多极少槽永磁同步电机的影响[J]. 电子设计工程, 2017, 25(10):102-104.

[7] 霍 文. 基于现场总线技术的准能矸石电厂DCS系统改造[J]. 煤炭工程, 2015, 47(11):33-35.

[8] 程保华, 张合厂, 熊 科,等. 核电站DCS主从控制器切换后信号跳变的分析与解决[J]. 现代电子技术, 2015, 450(19):140-142.

[9] 王玉萍, 曾 毅. 基于小型PLC的电网智能监测DCS控制器设计[J]. 电网与清洁能源, 2016, 32(12):51-56.

[10] 乐安胜, 谢红辉. DCS控制系统在铜电解生产中的应用[J]. 中国有色冶金, 2017, 46(2):45-48.

[11] 王玉萍, 曾 毅. 基于小型PLC的电网智能监测DCS控制器设计[J]. 电网与清洁能源, 2016, 32(12):51-56.