分散控制系統在火電廠電氣自動化中的應用

歐貴臣

摘 要：就目前而言，火電仍然是我國電力行業中最為基礎同時也最為重要的發電形式。在不斷的發展過程中，火電廠逐漸實現了電氣自動化，分散控制系統也因此得到了普及和應用。本文結合分散控制系統的特點和優勢，對其在火電廠電氣自動化中的應用進行了分析和討論。

關鍵詞：分散控制系統；火電廠；電氣自動化

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A

0.前言

城鄉一體化進程的加快，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增大，作為我國電力行業主力的火電廠也面臨著新的發展形勢，應用電氣自動化控制系統，實現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。分散控制系統的出現，為火電廠的電氣自動化提供了新的推動力。

1.分散控制系統簡述

分散控制系統，簡稱DCS，也可以稱為集散控制系統或者分布式計算機控制系統，屬于一種全新的儀表控制系統。在系統設計中，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構形式，可以實現集中管理以及分散控制功能，在電力、石化、冶金等領域都有著非常廣泛的應用。

2.分散控制系統的特點和優勢

2.1 分散控制系統的特點

分散控制系統本身具備極強的自主診斷功能，搭配相應的診斷模型組件以及冗余配置，能夠實現系統的自主診斷和治理，可靠性和穩定性較好。分散控制系統具有幾個非常顯著的特點，一是分布性，通過分散控制，可以對系統中可能存在的風險和隱患進行分散，減少其對于系統的威脅，促進設備利用率的提高；二是分級性，通過分級，可以在保障系統不同部分之間相互協調的同時，減少和避免設備沖突問題，可以有效提升設備的利用率及使用壽命；三是開放性，分散控制系統本身具有的開放性，使得用戶可以根據自身需求，對系統結構和功能進行調節，使得系統更具適應性；四是互調性通過集中的中央控制系統和數據通信系統，可以實現對于采集站的監視和管控，這也是分散控制系統中最為核心的內容。

2.2 分散控制系統的優勢

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

3.分散控制系統在火電廠電氣自動化中的應用

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

3.1 監督控制系統

利用分散控制系統，可以實現對于火電廠正常運行過程中的生產實踐活動的監督管理，通過實時在線監測，發現其中存在的問題，排除不合格產品，還可以在此基礎上，進一步針對超規超限問題發出告警信息，提醒現場管理人員的注意，保證火電廠的穩定可靠運行。從火電廠自身的角度分析，必須重視監測與管理工作，在監控過程中，依照相關需求，將參數輸入到監控系統中，確保監控系統的正常運作。在這個環節，必須保證各項參數的準確性，要求生產活動的實際數值處于參數范圍內，才能夠保證作業系統的持續運轉。

3.2 網絡通信系統

在火電廠中，分散控制系統可以結合總線式結構，構建起實時網絡通信系統，然后在通信系統中，結合無源無主同軸電纜，利用工業以太網，實現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提供必要的數據支撐。通過對通信協議的選擇和調整，可以視線數據的實時傳輸，保障了信息傳輸的及時性、流暢性和高效性。同時，從火電廠電氣自動化作業的實際需求分析，還可以構建起相應的非實時通信網絡，針對一些實效性要求不高的數據信息進行傳遞，減少對于通信帶寬的占用。

3.3 安全防護系統

安全防護系統的運行效果關系著火電廠的生產安全，其重要性不言而喻。而想要保證安全防護系統的穩定可靠運行，需要實現在系統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。在條件輸入到系統后，可以啟動系統，發揮出安全防護系統的功能。應該注意，安全防護系統必須與監督控制系統保持同步運行狀態，在開展實時在線監控的同時，安全防護系統可以針對火電廠電氣自動化系統進行全面的掃描和識別，以保證作業安全。

4.實例分析

4.1 工程實例

以某新建火電廠為例，對分散控制系統在其電氣自動化控制中的應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，我國的火電事業迎來了新的發展機遇，同時也暴露出許多的問題，如資源浪費嚴重、工作效率低下等，現有的電氣自動化控制系統無法滿足電廠發展的實際需求。對此，在新建火電廠的規劃建設中，需要立足實際需求，聘請專家技術人員進行分析，利用分散控制系統，進行電氣自動化控制系統的設計，以實現集中管理和分散控制，以確保電廠的可持續發展。

4.2 系統設計

立足電廠的實際情況，最終選擇分別對兩個機組的DCS和NCS進行獨立設計，這種設計方式的特點主要體現在：NCS系統由現場控制站、端子柜、操作員站以及擴展繼電器柜構成，采用A網+B網的雙網控制總線連接，構成分散控制系統，以確保網控部分的相對獨立性。考慮到軟件系統采用的是開放式系統，可以結合信息網絡，將機組的DCS與IP通信協議連接在一起，在OPU上顯示DCS和NCS系統，從而保障了數據的共享性。系統供電采用的是兩臺單元機組共同饋電的方式，可以實現電源的相互切換，這樣，即使其中一臺機組出現故障或者停機檢修，也可以保障NCS系統的正常運行。在DCS系統中，設置有單元機組ECS，該子系統包括了現場控制站、端子柜以及擴展繼電器，能夠實現對于系統的現場控制和調節。

4.3 運行效果

在設計完成后，經過調試，將系統投入到了電廠的電氣自動化控制中。經過近一年的試運行，發現系統正常運行，監視回路顯示正確，電氣設備的操作控制穩定可靠，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，對于電氣設備控制操作、單元機組在線監測等都達到了預期的要求，將網控系統納入到DCS系統中的做法，實現了對于火電廠的一體化控制，對電氣自動化控制系統的結構進行優化，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。

結語

總而言之，將分散控制系統應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的控制要求，為火電廠的持續穩定發展提供了良好的保障。對于電力部門而言，在推進電網建設的同時，應該積極探索電氣自動化與分散控制系統的有機結合，加快火電廠電氣自動化系統的升級改造速度。

參考文獻

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