談DCS在發電廠電氣控制系統中的應用

摘要：DCS系統作為一種在計算機技術支持下，對生產過程進行集中操作、集中監控、集中管理、分散控制的特殊控制技術，具有包括配置靈活、分級管理、組態方便以及性能穩定多個方面的特點與優勢，被廣泛應用于各類生產系統的監督控制工作當中。文章在對發電廠電氣控制系統的研究中引入DCS系統，就DCS引入下的主要優勢進行了分析，研究了發電廠電氣控制系統中實現DCS的主要方法，最后探討了在DCS系統應用期間需要關注的幾點問題，望能夠引起各方人員的關注與重視。

關鍵詞：DCS 發電廠 電氣控制系統 應用

在現代科學技術快速發展的背景之下，計算機控制技術與各個行業、領域之間的連接關系更加的緊密，控制系統的控制水平也有了相當顯著的發展趨勢。控制系統在電力系統中的應用優勢也更加凸顯。從我國自主研發和生產的DCS成功應用于60萬千瓦、100萬千瓦超臨界機組，到首臺最大容量60萬千瓦超臨界循環流化床機組DCS的突破，再到被稱為核電站“神經中樞”的核電站全數字化儀控系統實現自主研發，近年來我國DCS實現了跨越式發展。與此同時，電力行業作為我國現階段整個國民經濟建設發展體系中的核心行業，將對整個社會生產、生活的開展產生決定性的影響。為了確保電力系統穩定可靠的運行，進一步提高電力行業的運行質量，就需要從控制技術的應用角度入手，關注如何實現控制技術與電力行業相互結合的這一問題。以發電廠為例，在發電廠運行過程當中，電氣控制系統在控制性能方面的表現直接影響整個發電廠的運行管理水平?？刂颇Ｊ缴峡梢酝ㄟ^機組DCS系統的方式實現對主要設備的全面監督控制，由此達到提高機組運行綜合效率的目的。本文即主要探討DCS在發電廠電氣控制系統中的應用問題。

1 DCS在發電廠控制系統中的優勢分析

1.1 DCS系統具有開放性特征：從設計角度上來說，DCS系統設計階段具有系列化、標準化以及開放化的特點，系統通信方式建立在局域網網絡支持下實現，信息傳輸可靠且高效。在根據發電廠電氣控制系統實際需求對系統功能進行擴充或優化的時候，由于采取的模塊化設計方案，故而可以相當便捷的將計算機添加至系統通信網絡當中（或者是刪除部分計算機），期間不會對其他相關計算機的正常運行產生不良影響。

1.2 DCS系統具有靈活性特征：在DCS系統的運行過程當中，對于組態軟件而言，軟件、硬件組件可以通過不同流程應用對象的方式實現。具體的實現方式為：確定測量信號以及控制信號所對應的連接關系，基于控制算法庫選擇適宜的控制規律，或者是基于圖形庫調用基礎圖形監控畫面、報警畫面，由此使得整個控制系統的構成比較簡單與靈活，可行性高。

1.3 DCS系統具有可靠性特征：由于在DCS系統的運行過程當中，各臺計算機分散系統控制功能，并獨立實現，由此要求系統結構采取容錯設計的基本方案。這種設計方案下，即便某一計算機出現運行故障，也不會對DCS系統整體功能的實現產生不良影響。除此以外，由于在DCS系統當中，各獨立計算機所承擔的任務單一，故而，可以從功能實現的角度入手，選擇結構、軟件特定的計算機裝置，并達到提高計算機運行穩定性的目的。

1.4 DCS系統具有功能性特征：在發電廠電氣控制系統當中通過引入DCS系統的方式，能夠在很大程度上豐富系統控制算法，綜合連續控制功能、批量處理功能以及順序控制功能的實現，控制方式上支持前饋式、串級式、自適應式、預測式以及解耦式等多種類型，且也可根據自動化控制系統的控制要求，將特殊的控制算法引入系統內部。

2 DCS系統控制方式分析

在將DCS系統作用于電氣控制系統期間，需要遵循的基本原則為：電氣控制的主要功能應當建立在原有的微機數字化裝置基礎之上實現。針對發電廠電氣控制系統當中常見的故障錄波裝置、發電機勵磁調節裝置而言，相應的工作狀態、動作情況都應當在數字化處理基礎之上，通過通訊方式傳遞至DCS系統當中?？刂葡到y與DCS系統之間保持獨立運行關系，這一點對于確保整個發電廠電氣系統安全運行而言有重要價值。

在DCS系統實現中，電氣系統輸入信息以及輸出指令都應當以通訊方式實現，除了可以確保系統運行獨立、安全以外，還能夠節約在DCS系統建設中所需要的電線電纜以及I/O接口節點。除此以外，輸入DCS系統當中的相關信息將用于機組綜合控制和全廠信息系統，如機組自啟?？刂葡到y，在機組啟動前，綜合檢查包括電氣系統在內的整個機組的啟動條件，在汽輪機轉速達到額定轉速標準后啟動勵磁系統，定速狀態下啟動自動同期裝置，實現發電機與電網的并列運行。而在運行達到一定負荷標準后，可以通過自動或者是人為的方式，干預進行產用電的切換工作。停機狀態下，主控回路傳遞相應的控制指令，操作電氣系統切換至關閉狀態。在這一控制方式下，專門控制裝置的性能優勢以及數字化裝置的通訊優勢得到了很好的發揮，系統整體結構更加的實用與經濟。同時，分散控制與信息集中相互配合，使得整個系統具有較好的聯動特點。最后，能夠保持發電廠電氣控制界面以及熱工控制界面的清晰，調試維護以及檢修方面的工作仍然可以按照傳統系統模式開展。

3 DCS系統應用中的關鍵問題分析

3.1 從分配電氣控制功能的角度上來說：在發電廠電氣控制系統的運行期間，所對應的相關參數以及控制邏輯關系都事先經過了大量的科學計算與調試，且在系統運行模式形成以后就基本處于恒定狀態，不會發送變動。要想改變控制系統中的邏輯關系，就需要經由工程師站進行代碼傳輸方面的工作。而DCS系統并不支持代碼在線傳輸的功能，故而在此過程當中可能造成控制系統內部其他相關程序出現誤動問題，因此需要特別重視對電氣控制功能的分配問題。

3.2 從裝置時鐘配合的角度上來說：在將DCS系統引入發電廠電氣控制系統以后，能夠支持完成對整個電氣控制系統的控制工作，大量相互獨立、布局分散的微處理機共同聯合，完成控制任務，同時，各個微處理機當中對應有時鐘。若在DCS系統應用的過程當中，沒有就時鐘設計階段與外界的配合關系進行考量，可能造成部分微處理機裝置時鐘信息不一致的現象，最終致使DCS系統下的信息傳輸紊亂。從這一角度上來說，在DCS系統建設中，就需要充分考慮到微處理機時鐘與外界環境的配合問題，確保其一致性。

4 結束語

綜上所述，本文圍繞DCS系統在發電廠電氣控制系統中的應用及其關鍵問題展開了研究與探討，首先指出DCS系統具有開放性、靈活性、可靠性以及功能性這幾個方面的優勢。進而研究了在發電廠電氣控制系統引入DCS系統期間，控制系統與DCS系統之間應當保持獨立運行關系。在這一實現方案下，電氣控制系統中的相關設備運行信息、狀態參數應當基于通訊方式傳遞至DCS系統中，以確保相互獨立運行安全、可靠。最后，提出了在DCS系統干預背景下，需要妥善處理電氣控制功能分配、裝置時鐘配合方面的問題。希望有關以上內容的分析能夠使同行人員加深對于DCS系統及其應用的認識，明晰DCS系統對于發電廠電氣控制系統中的重要意義，繼而從專業角度把握DCS系統的正確操作流程，用以更好的指導系統運行。

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