火力發(fā)電廠DCS與電氣控制融合的分析

樊屹喆

摘要：火力發(fā)電廠的電氣控制模式與DCS系統(tǒng)密切相關，它也越來越廣泛地應用于火力發(fā)電廠的電氣控制過程，其應用技術也越來越成熟。DCS系統(tǒng)是在計算機局域網的研究和開發(fā)的基礎上開發(fā)的計算機（或微機）控制系統(tǒng)，與計算機集中控制系統(tǒng)相比，它具有將局域網轉變?yōu)閷崟r，高可靠性的網絡控制系統(tǒng)的特點，可以應用于過程控制系統(tǒng)?；鹆Πl(fā)電廠發(fā)電機組控制與DCS系統(tǒng)融合歷經數十年發(fā)展，二者間呈現密切聯(lián)系的關系，DCS系統(tǒng)能明顯增強網絡系統(tǒng)的控制力度，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及可靠性。以火力發(fā)電廠電氣控制為切入點分析其融合DCS系統(tǒng)的必要性，就具體的融合措施進行深入探究，旨在為相關從業(yè)人員積累更多的實踐經驗。

關鍵詞：火力發(fā)電廠;DCS系統(tǒng);電氣控制

受發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)自身特殊性的影響，大量設備采取獨立專用控制設備或智能測控裝置，例如：故障錄波裝置、自動勵磁裝置（AVR）、廠用電快切裝飾（ATS）、發(fā)電機自動同期裝置（ASS）及發(fā)變組保護裝置等。設備中硬件軟件技術處于發(fā)展成熟階段且具有較強的專業(yè)性，但是DCS系統(tǒng)中硬件配置標準尚未達到專用控制設備的技術要求，DCS系統(tǒng)無法完全替代專業(yè)專用裝置。此外，火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)與其熱工控制系統(tǒng)間存在著明顯差異性，例如：DCS系統(tǒng)注重控制邏輯搭建的合理性與嚴密性，而電氣控制系統(tǒng)的反應速度要求相對嚴格，特別是電氣信號變化速率普遍為毫秒級。

一、DCS控制系統(tǒng)概述

1.1DCS基本原理

DCS又稱分布式控制系統(tǒng)，是一種新型電氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的出現有效的彌補了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的不足。DCS控制系統(tǒng)主要是由計算機、通信設備、顯示設備以及控制設備這四個部分組成的。在火電廠中，DCS控制系統(tǒng)根據電廠生產特點劃分為幾個獨立的子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)之間協(xié)同工作，各自根據功能完成相應的任務。

1.2DCS系統(tǒng)的特點介紹

（1）可靠性較高。DCS熱控系統(tǒng)的熱控工作不是由單獨一臺計算機完成的，而是由多臺計算機共同實現的。如果某個計算機出現故障，不會導致整個控制系統(tǒng)崩潰。此外，每個獨立系統(tǒng)的任務分散，單個計算機只需負責單一任務，便于依據用戶功能需求進行系統(tǒng)結構設計，這也在很大程度上提升了每臺計算機的可靠性。（2）開放性較廣。DCS系統(tǒng)具備模塊化，開放性和標準化的特點。如果需要擴展或更改電氣系統(tǒng)，可以通過激活新的計算機訪問系統(tǒng)信息網絡將其從系統(tǒng)中移除，它不會影響其他系統(tǒng)的工作，因此DCS系統(tǒng)的開放比較好。（3）系統(tǒng)運行靈活。DCS系統(tǒng)結構是基于控制應用對象的軟硬件組合，DCS系統(tǒng)要經過測量與控制信號以及相互連接來建立關系，采用合適的算法控制規(guī)律進行應用，需要應用的監(jiān)控畫面是由從圖形庫調用的相關圖形組成，控制系統(tǒng)可以根據需求較為方便的構成，以實際需要進行系統(tǒng)的運行控制工作，系統(tǒng)運行極為靈活，從而能夠很好的滿足電廠熱工控制的需求。

1.3DCS系統(tǒng)在火電廠應用的必要性

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，基于電氣行業(yè)開發(fā)了比較完善的電氣二級專業(yè)技術和管理模式，例如，當前應用較為普遍的火力發(fā)電廠電氣自動化管理模型。從管理層而言，火電廠的電氣專業(yè)系統(tǒng)是獨立的，與網絡和計算機技術有一定的差距。為了彌補這一差距，研究人員提出將DCS系統(tǒng)應用于火力發(fā)電廠。DCS系統(tǒng)的應用使火力發(fā)電廠系統(tǒng)更可靠，并避免由于硬接線和按鈕而導致的故障。DCS系統(tǒng)的內部邏輯非常緊湊，原始繼電器模式或固態(tài)邏輯可以由控制系統(tǒng)代替，這降低了由于誤操作而導致故障的可能性，提高了整個系統(tǒng)的可靠性和安全性。通過DCS系統(tǒng)，將電氣監(jiān)控系統(tǒng)和電氣操作設計為一個單元，對機組的運行狀態(tài)進行整體監(jiān)控，提高集中控制的能力。通常，DCS系統(tǒng)提高了火力發(fā)電廠運行的整體控制和自動化水平。

二、火力發(fā)電廠電氣控制融入DCS系統(tǒng)的必要性

2.1實現集控運行

一般說來，DCS系統(tǒng)的運行流程囊括電氣系統(tǒng)監(jiān)控及操作等環(huán)節(jié)，基本實現與機組控制系統(tǒng)共同形成綜合自動化控制系統(tǒng)的目標，甚至于在任意DCS終端上管理人員都能結合相應的操作標準實時監(jiān)督控制所有機組。同時，DCS系統(tǒng)融入后所有管理人員不得脫離具體工作需求采取相應的干預措施，充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)的作用，實現實時監(jiān)督控制火力發(fā)電廠全部單元機組的目標，真正意義上做到集中控制，確保火力發(fā)電廠機組運行的穩(wěn)定性。此外，受DCS系統(tǒng)自身可靠性較高的影響，能替代原有繼電器及固態(tài)邏輯用于配置冗余等傳統(tǒng)形式的控制系統(tǒng)，大大提高控制可靠性減少相應的操作終端數量。

2.2增強監(jiān)控能力

假設所有的發(fā)電機組均搭載最為先進的監(jiān)控工具能取得令人滿意的控制效果，特別是平臺達到高水平控制效果目標后能促使總體發(fā)電機組向綜合自動化方向轉變，大大提高現有的發(fā)電機組管理水平，而DCS系統(tǒng)融入火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)后能清晰顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)及運行參數，幫助相關管理人員糾正其操作行為，實現監(jiān)控電氣控制系統(tǒng)的目標，真正意義上做到機組綜合自動化運行，滿足廠級運行管理的要求。受DCS系統(tǒng)自身具備聯(lián)動邏輯的影響，普遍設置操作閉鎖或操作準許檢查邏輯等環(huán)節(jié)，最大程度上降低人為操作出現各種失誤的發(fā)生率。

2.3提升自動水平

與其他類型系統(tǒng)相比，發(fā)電廠內部電氣控制系統(tǒng)存在著本質性區(qū)別且大多數應用設備具有智能監(jiān)控的作用，其自動化水平相對較高。受現代化技術蓬勃發(fā)展的影響，DCS設備類型日益多樣且對外通訊接口數量大大增加，而DCS系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)相結合基本能實現火力發(fā)電廠所有設備一體化控制的目標，大大提高火力發(fā)電廠的管理水平。同時，融入DCS系統(tǒng)后僅僅需要工作人員進入控制室予以總體性調節(jié)，不只能保證火力發(fā)電廠各種機組始終處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，更能減少人力資源浪費，大大提高各個部門的工作效率。此外，融入DCS系統(tǒng)后能快速識別不符合技術標準的配件予以及時剔除，大大壓縮庫管成本投入。