分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化中的應(yīng)用

歐貴臣

摘 要：就目前而言，火電仍然是我國電力行業(yè)中最為基礎(chǔ)同時也最為重要的發(fā)電形式。在不斷的發(fā)展過程中，火電廠逐漸實現(xiàn)了電氣自動化，分散控制系統(tǒng)也因此得到了普及和應(yīng)用。本文結(jié)合分散控制系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢，對其在火電廠電氣自動化中的應(yīng)用進行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：分散控制系統(tǒng)；火電廠；電氣自動化

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A

0.前言

城鄉(xiāng)一體化進程的加快，不僅促進了人們生活水平的提高，也使得社會對于電能的需求持續(xù)增大，作為我國電力行業(yè)主力的火電廠也面臨著新的發(fā)展形勢，應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對于電廠的自動化控制，對于提升電廠管理水平而言非常重要，需要電廠管理人員的重視。分散控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，為火電廠的電氣自動化提供了新的推動力。

1.分散控制系統(tǒng)簡述

分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS，也可以稱為集散控制系統(tǒng)或者分布式計算機控制系統(tǒng)，屬于一種全新的儀表控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計中，引入了控制分散、管理集中的基本思想，以多層分級以及合作自治的結(jié)構(gòu)形式，可以實現(xiàn)集中管理以及分散控制功能，在電力、石化、冶金等領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。

2.分散控制系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢

2.1 分散控制系統(tǒng)的特點

分散控制系統(tǒng)本身具備極強的自主診斷功能，搭配相應(yīng)的診斷模型組件以及冗余配置，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自主診斷和治理，可靠性和穩(wěn)定性較好。分散控制系統(tǒng)具有幾個非常顯著的特點，一是分布性，通過分散控制，可以對系統(tǒng)中可能存在的風(fēng)險和隱患進行分散，減少其對于系統(tǒng)的威脅，促進設(shè)備利用率的提高；二是分級性，通過分級，可以在保障系統(tǒng)不同部分之間相互協(xié)調(diào)的同時，減少和避免設(shè)備沖突問題，可以有效提升設(shè)備的利用率及使用壽命；三是開放性，分散控制系統(tǒng)本身具有的開放性，使得用戶可以根據(jù)自身需求，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進行調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)更具適應(yīng)性；四是互調(diào)性通過集中的中央控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對于采集站的監(jiān)視和管控，這也是分散控制系統(tǒng)中最為核心的內(nèi)容。

2.2 分散控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

相比較傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)而言，分散控制系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在幾個方面，一是功能完善，從實際需求出發(fā)，分散控制系統(tǒng)集成了操作顯示、信息檢索、故障報警、數(shù)據(jù)存儲等基本功能，同時還增加了歷史記錄、操控指導(dǎo)、制表記憶等高級功能，可以滿足不同的應(yīng)用需求；二是操作簡單，完善的功能為工作人員開展監(jiān)測管理工作奠定了良好的基礎(chǔ)，只需要做好系統(tǒng)側(cè)的操作，就可以實現(xiàn)對于火電廠生產(chǎn)過程的分析和判斷，及時發(fā)現(xiàn)并對其中存在的問題進行處理；三是層次分明，分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了與現(xiàn)場設(shè)備儀器的相互連接，保證了信息的交換和共享；四是自動調(diào)節(jié)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)對常規(guī)儀表進行自動化調(diào)節(jié)控制，在充分保證調(diào)節(jié)精度的同時，還可以提升設(shè)備的運行效率，減少不必要的能源浪費。

3.分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化中的應(yīng)用

在火電廠電氣自動化中，分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以保證良好的控制效果，提升火電張運行管理的質(zhì)量和水平。

3.1 監(jiān)督控制系統(tǒng)

利用分散控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對于火電廠正常運行過程中的生產(chǎn)實踐活動的監(jiān)督管理，通過實時在線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，排除不合格產(chǎn)品，還可以在此基礎(chǔ)上，進一步針對超規(guī)超限問題發(fā)出告警信息，提醒現(xiàn)場管理人員的注意，保證火電廠的穩(wěn)定可靠運行。從火電廠自身的角度分析，必須重視監(jiān)測與管理工作，在監(jiān)控過程中，依照相關(guān)需求，將參數(shù)輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中，確保監(jiān)控系統(tǒng)的正常運作。在這個環(huán)節(jié)，必須保證各項參數(shù)的準(zhǔn)確性，要求生產(chǎn)活動的實際數(shù)值處于參數(shù)范圍內(nèi)，才能夠保證作業(yè)系統(tǒng)的持續(xù)運轉(zhuǎn)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

在火電廠中，分散控制系統(tǒng)可以結(jié)合總線式結(jié)構(gòu)，構(gòu)建起實時網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，然后在通信系統(tǒng)中，結(jié)合無源無主同軸電纜，利用工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)對于各類信息的采集、分析、整理和共享，為火電廠的正常運轉(zhuǎn)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。通過對通信協(xié)議的選擇和調(diào)整，可以視線數(shù)據(jù)的實時傳輸，保障了信息傳輸?shù)募皶r性、流暢性和高效性。同時，從火電廠電氣自動化作業(yè)的實際需求分析，還可以構(gòu)建起相應(yīng)的非實時通信網(wǎng)絡(luò)，針對一些實效性要求不高的數(shù)據(jù)信息進行傳遞，減少對于通信帶寬的占用。

3.3 安全防護系統(tǒng)

安全防護系統(tǒng)的運行效果關(guān)系著火電廠的生產(chǎn)安全，其重要性不言而喻。而想要保證安全防護系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，需要實現(xiàn)在系統(tǒng)中輸入一系列的條件，要求這些條件必須與具體的安全隱患一一對應(yīng)。在條件輸入到系統(tǒng)后，可以啟動系統(tǒng)，發(fā)揮出安全防護系統(tǒng)的功能。應(yīng)該注意，安全防護系統(tǒng)必須與監(jiān)督控制系統(tǒng)保持同步運行狀態(tài)，在開展實時在線監(jiān)控的同時，安全防護系統(tǒng)可以針對火電廠電氣自動化系統(tǒng)進行全面的掃描和識別，以保證作業(yè)安全。

4.實例分析

4.1 工程實例

以某新建火電廠為例，對分散控制系統(tǒng)在其電氣自動化控制中的應(yīng)用情況進行簡單分析。最近幾年，伴隨著社會對于電力需求的不斷增加，我國的火電事業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇，同時也暴露出許多的問題，如資源浪費嚴(yán)重、工作效率低下等，現(xiàn)有的電氣自動化控制系統(tǒng)無法滿足電廠發(fā)展的實際需求。對此，在新建火電廠的規(guī)劃建設(shè)中，需要立足實際需求，聘請專家技術(shù)人員進行分析，利用分散控制系統(tǒng)，進行電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計，以實現(xiàn)集中管理和分散控制，以確保電廠的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計

立足電廠的實際情況，最終選擇分別對兩個機組的DCS和NCS進行獨立設(shè)計，這種設(shè)計方式的特點主要體現(xiàn)在：NCS系統(tǒng)由現(xiàn)場控制站、端子柜、操作員站以及擴展繼電器柜構(gòu)成，采用A網(wǎng)+B網(wǎng)的雙網(wǎng)控制總線連接，構(gòu)成分散控制系統(tǒng)，以確保網(wǎng)控部分的相對獨立性?？紤]到軟件系統(tǒng)采用的是開放式系統(tǒng)，可以結(jié)合信息網(wǎng)絡(luò)，將機組的DCS與IP通信協(xié)議連接在一起，在OPU上顯示DCS和NCS系統(tǒng)，從而保障了數(shù)據(jù)的共享性。系統(tǒng)供電采用的是兩臺單元機組共同饋電的方式，可以實現(xiàn)電源的相互切換，這樣，即使其中一臺機組出現(xiàn)故障或者停機檢修，也可以保障NCS系統(tǒng)的正常運行。在DCS系統(tǒng)中，設(shè)置有單元機組ECS，該子系統(tǒng)包括了現(xiàn)場控制站、端子柜以及擴展繼電器，能夠?qū)崿F(xiàn)對于系統(tǒng)的現(xiàn)場控制和調(diào)節(jié)。

4.3 運行效果

在設(shè)計完成后，經(jīng)過調(diào)試，將系統(tǒng)投入到了電廠的電氣自動化控制中。經(jīng)過近一年的試運行，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)正常運行，監(jiān)視回路顯示正確，電氣設(shè)備的操作控制穩(wěn)定可靠，邏輯閉鎖功能不存在異常，正確率和投入率均達到了100%。同時，對于電氣設(shè)備控制操作、單元機組在線監(jiān)測等都達到了預(yù)期的要求，將網(wǎng)控系統(tǒng)納入到DCS系統(tǒng)中的做法，實現(xiàn)了對于火電廠的一體化控制，對電氣自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，對其功能進行了豐富和完善，不僅保障了機組的可靠運行，而且為維護檢修的工作提供了便利，運行效果良好。

結(jié)語

總而言之，將分散控制系統(tǒng)應(yīng)用到火電廠電氣自動化的控制中，可以有效地提升自動化水平，通過集中管理和分散控制的方式，滿足了電廠自動化生產(chǎn)的控制要求，為火電廠的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供了良好的保障。對于電力部門而言，在推進電網(wǎng)建設(shè)的同時，應(yīng)該積極探索電氣自動化與分散控制系統(tǒng)的有機結(jié)合，加快火電廠電氣自動化系統(tǒng)的升級改造速度。

參考文獻

[1]張新燕，蔡實忠.分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化中的應(yīng)用[J].科技傳播，2013（7）：145，125.

[2]江丹，常樂.淺析分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2013（12）：150.

[3]婁宗清.火電廠電氣自動化中分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（18）：188.