淺談火力發(fā)電廠DCS自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

古一朋

摘要：火力發(fā)電是現(xiàn)代電力生產(chǎn)中的最主要的一種形式，且火力發(fā)電廠運(yùn)行系統(tǒng)多而且復(fù)雜，各系統(tǒng)之間既要協(xié)調(diào)運(yùn)行又要對(duì)負(fù)荷變化具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。因此，有效對(duì)火力發(fā)電廠運(yùn)行進(jìn)行控制是非常有必要的。目前，火力發(fā)電廠所使用的火電機(jī)普遍采用的是DCS，因?yàn)镈CS系統(tǒng)能夠給電廠的安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益方面帶來很大的作用，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;DCS;自動(dòng)化技術(shù)：應(yīng)用

引言

近些年來，在國內(nèi)大型火力發(fā)電廠的自動(dòng)化控制的方面，DCS以及PLC的技術(shù)得到快速的發(fā)展，DCS是電力系統(tǒng)之中得到最廣泛及應(yīng)用的控制系統(tǒng)。DCS具有方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法、其高度的可靠性以及開放的聯(lián)網(wǎng)能力這些優(yōu)點(diǎn)，DCS成為控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，當(dāng)前已經(jīng)占領(lǐng)了機(jī)、爐主控的領(lǐng)域之中。DCS（DistributedControlSystems）主要指的是分布式控制的系統(tǒng)，當(dāng)前在較多的生產(chǎn)企業(yè)之中得到了廣泛深入的應(yīng)用，在這之中以大型的同時(shí)，需要對(duì)于生產(chǎn)過程之中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的企業(yè)當(dāng)做主要的應(yīng)用環(huán)境。

一、火力發(fā)電廠DCS自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

（一）電氣監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）站控層

站控層的后臺(tái)為雙操作員工作站冗余配置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并自動(dòng)生成相關(guān)報(bào)表;配置一臺(tái)工程師站，其主要作用是進(jìn)行系統(tǒng)的日常維護(hù)與管理，并進(jìn)行故障錄波分析，工程師站也可以兼作操作票專家系統(tǒng)工作站用。所配置的操作屏具備三屏合一的作用，所謂“三屏”即為五防模擬屏、信號(hào)返回屏以及智能手操屏等，其可以有效提高監(jiān)控過程中的可靠性與直觀性。系統(tǒng)具備遙控操作與手動(dòng)操作等多種操作方式，遙控操作可用于后臺(tái)機(jī)及綜合操作屏，而手動(dòng)操作主要應(yīng)用于保護(hù)測控屏與開關(guān)柜等。整個(gè)站控層采用開放式結(jié)構(gòu)，雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大大提高了接口的靈活性。系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊時(shí)，通訊管理機(jī)與DCS系統(tǒng)、相關(guān)智能設(shè)備接口。

（2）間隔層

間隔層包括一些智能電氣設(shè)備，比如發(fā)變組保護(hù)、常用電綜合保護(hù)裝置以及馬達(dá)控制器等，其主要作用是對(duì)電氣系統(tǒng)的現(xiàn)場信息進(jìn)行采集、保護(hù)及控制，并具備通信功能。具體而言，間隔層包括以嵌入式軟硬件技術(shù)開發(fā)出來的智能裝置，比如廠用電高壓系統(tǒng)系列保護(hù)測控裝置、廠用電低壓系統(tǒng)系列智能控制器與測控設(shè)備、廠用電源快速切換設(shè)備、低壓備用自投設(shè)備、自動(dòng)準(zhǔn)同期控制設(shè)備、小電流接地選線設(shè)備以及直流接地選線設(shè)備等等。

（二）火力發(fā)電廠設(shè)備保護(hù)中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

利用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)火力發(fā)電廠的設(shè)備進(jìn)行以下幾個(gè)方面的保護(hù)：首先，聯(lián)鎖保護(hù)，因?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠在運(yùn)行過程中會(huì)遇到一些不可預(yù)見的突發(fā)事件，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，所以利用自動(dòng)化技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的聯(lián)鎖保護(hù)，當(dāng)機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)切斷路閘，隔斷發(fā)生問題的設(shè)備，以免電力系統(tǒng)中其它設(shè)備或整個(gè)系統(tǒng)受到影響。其次，繼電保護(hù)，火力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接繼電器，可以對(duì)電廠的繼電運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)控制，其主要是參照電氣參量、熱工參數(shù)的限制對(duì)設(shè)備狀態(tài)構(gòu)成保護(hù)回路;再次，裝置保護(hù)，該保護(hù)主要針對(duì)各種名目的保護(hù)裝置而設(shè)定的，在火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中可能涉及到各類電動(dòng)類、機(jī)械類的保護(hù)裝置，利用電氣自動(dòng)化技術(shù)可色實(shí)現(xiàn)這些保護(hù)裝置的有效搭配，保證相關(guān)保護(hù)措的有效性;最后，防雷保護(hù)，基于自動(dòng)化的運(yùn)行模式中，采用防雷器可以有效提高火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的抗雷擊能力，將雷擊災(zāi)害所帶來的損失降至最低。

二、提高電廠熱工自動(dòng)化水平

（一）改善與創(chuàng)新

為確保電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，提升和創(chuàng)新其水平是關(guān)鍵問題。下面從三個(gè)方面來講解了改善和創(chuàng)新熱工自動(dòng)化技術(shù)的方法。第一，為使電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)得到優(yōu)化，使其能夠正常運(yùn)行和發(fā)展，引進(jìn)一些相關(guān)的國內(nèi)外先進(jìn)控制軟件是必不可少的，以此使熱工自動(dòng)化技術(shù)在先進(jìn)

軟件的幫助下，能達(dá)到更高的水平和效率。第二，為了能夠使熱工自動(dòng)化得到集成化發(fā)展，使其運(yùn)行狀態(tài)能夠在全面監(jiān)控的條件下實(shí)施，所以增強(qiáng)單元控制是十分關(guān)鍵。因?yàn)樵鰪?qiáng)單元控制能夠改變以往的電子元件的控制形式，從而提升電廠熱工自動(dòng)化運(yùn)行效率。第三，為了使熱工自動(dòng)化技術(shù)能夠得出長遠(yuǎn)的發(fā)展，創(chuàng)新其技術(shù)尤為重要。因此智能化單元機(jī)組是關(guān)鍵問題。所以，在熱工自動(dòng)化水平提升過程中，將功能性儀表與熱工自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合起來以實(shí)現(xiàn)其智能化，將其特點(diǎn)展現(xiàn)出來，是現(xiàn)如今的重要問題。

（二）維護(hù)運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

對(duì)引進(jìn)后的電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)其系統(tǒng)故障做出判斷，定時(shí)對(duì)系統(tǒng)做出維護(hù)，以此來減少運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題。與此同時(shí)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也能夠?qū)嵤┚S護(hù)信息的實(shí)時(shí)跟蹤，以此對(duì)其信息進(jìn)行歸納分析，以實(shí)現(xiàn)程序的有序銜接，從而提升電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)水平的運(yùn)行效率和工作質(zhì)量。

三、DCS系統(tǒng)的特征分析

一般來說，一個(gè)完整同時(shí)對(duì)于環(huán)境使用的DCS系統(tǒng)需要在實(shí)時(shí)、可靠、友好以及可擴(kuò)展這幾個(gè)方面來作出表率。DCS系統(tǒng)應(yīng)該是對(duì)于全部生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控，所以在實(shí)時(shí)性之上應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行完備，對(duì)與之相關(guān)的工作狀況實(shí)現(xiàn)做跟蹤以及獲取。為了可以有效實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程之中的控制，還應(yīng)該加強(qiáng)DCS系統(tǒng)可靠性的建設(shè)，應(yīng)該在建設(shè)的過程之中注重它的穩(wěn)定性，在使用的過程之中應(yīng)該及時(shí)更新與之相應(yīng)的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)，一旦系統(tǒng)還需要同外網(wǎng)相聯(lián)系的話，還應(yīng)該做好防火墻的建設(shè)，但一般而言不建議DCS系統(tǒng)同企業(yè)之內(nèi)的辦公系統(tǒng)與之聯(lián)系或者同外部網(wǎng)絡(luò)二者相連。除此以外，DCS還應(yīng)該為用戶提供有關(guān)的服務(wù)，所以必須考慮到系統(tǒng)對(duì)于用戶界面友好的程度。有關(guān)的人員對(duì)其進(jìn)行操作之時(shí)就可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題。

四、DCS發(fā)展趨勢

DCS仍是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用及選型的主流，發(fā)展至今已相當(dāng)成熟和實(shí)用，不會(huì)隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)而立即退出控制的舞臺(tái)。而現(xiàn)場儀表標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)結(jié)束后，就會(huì)進(jìn)入工程實(shí)踐階段，形成多種總線并存的局面?，F(xiàn)場總線技術(shù)主動(dòng)融入DCS系統(tǒng)中，已經(jīng)得到工程實(shí)踐的考驗(yàn)，并形成共識(shí)。目前國內(nèi)外已有在電廠采用現(xiàn)場總線的工程業(yè)績。與信息技術(shù)（IT）融合。按照COTS的原則，為了提高太網(wǎng)技術(shù)，就需要采用快速的廠級(jí)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行架構(gòu)。系統(tǒng)功能安全技術(shù)已經(jīng)成為實(shí)際流程工業(yè)的自控工業(yè)中必不可少的一部分，安全儀表系統(tǒng)和流程工業(yè)安全完整性等級(jí)認(rèn)證體系也在逐漸形成。EDDL設(shè)備所描述語言和系統(tǒng)集成技術(shù)在此基礎(chǔ)上都會(huì)形成基礎(chǔ)自動(dòng)化的不可分割的一部分，而且逐漸以擴(kuò)大資產(chǎn)管理的范圍進(jìn)行著。目前資產(chǎn)管理系統(tǒng)在世界上已應(yīng)用了1000多套，全生命周期的企業(yè)資產(chǎn)管理和工程管理的理念也在形成。管控一體化和儀控、電控一體化正在統(tǒng)一構(gòu)架下逐步實(shí)施，并逐步實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化與企業(yè)信息管理的無縫集成。

結(jié)束語

總而言之，因?yàn)榻┠陙鞤CS的逐漸的發(fā)展，使得分布式控制系統(tǒng)的技術(shù)障礙得到解決，可以提供比較先進(jìn)的運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)也已經(jīng)有了比較好的開關(guān)量順序控制功能和較強(qiáng)的抗干擾能力，為了使得人機(jī)界面環(huán)境得到統(tǒng)一、減少業(yè)主大量的工程工作量以及備品備件、并且使得運(yùn)行費(fèi)用，培訓(xùn)費(fèi)用及維護(hù)費(fèi)用降低、使得控制系統(tǒng)的完整性以及可靠性獲得大幅的提高，可以給電廠的減人增效以及安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行營造一定的條件，所以，在大型火力發(fā)電廠使用分散控制系統(tǒng)是一個(gè)比較合適的選擇。

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