DCS系統在火電廠電氣控制中的應用

段虎林

摘要：隨著社會總體生產力的持續提高，以及電氣設備的更新換代，火力發電廠在運營生產過程中，對電氣控制水平及效率不斷提出更高的要求，以保障火電廠的發電效率與經濟效益。在這一背景下，DCS系統在火力發電廠電氣控制領域中得到廣泛應用，發揮出顯著應用效用。而本文為進一步提高DCS系統在火力發電廠電氣控制領域中的應用價值、拓寬新的應用范圍，因此也對DCS系統的主要應用特點、應用必要性、應用方向及要點等多方面問題開展以下探討。

關鍵詞：DCS系統;火力發電廠;電氣控制

引言：DCS系統也被稱作分散控制系統，其控制原理是以高度集成的微型中央處理器為核心基礎，并遵循電氣控制功能模塊分散、整體操作集中、分而治之及綜合協調等多項控制原則，構建起多級分層、協調自治的，類似金字塔般的火力發電廠電氣控制系統結構，更為適用于當前火力發電廠的實際生產及電氣控制情況。

一、DCS分散控制系統的應用特點

1.高容錯性特點

在DCS分散控制系統結構中，系統全部功能模塊并非完全集中于單一的各類計算機設備，抑或是單一中央微型處理器，而是由多臺微處理器設備共同作為核心基礎，而實時數據庫在其中發揮出中心紐帶的作用，各臺位處理器設備與執行代碼都在實時數據庫中進行采集匯總、控制輸出、算術運算，而各臺微處理器設備的任務功能相對較為單一。在這一系統結構中，如若各臺微處理器設備出現運行故障問題時，并不會對整體系統產生嚴重的干擾影響，且微處理器設備的運行穩定性也有顯著提升。

2.高開放性特點

在我國DCS分散控制系統發展過程中，逐漸呈現出系統功能模塊開放式發展的趨勢。在DCS分散控制系統早期發展階段中，傳統系統結構相對較為封閉，不同制造商、開發商所組建的DCS系統各項功能模塊之間缺乏互通性，很難相互兼容。而在我國DCS分散控制系統發展中，則逐漸賦予用戶更高的自主控制權限，可結合不同火力發電廠的電氣系統實際運行情況、具體控制要求，將不同規格型號的設備與各功能模塊接入DCS分散控制系統中，并實現對系統集成度的進一步提升。

3.數字化特點

在DCS分散控制系統硬件結構中，在火力發電廠作業現場環境中配置了多臺現場控制單元及智能儀表，以實現對火力發電廠電氣系統實施運行情況、設備參數的全面監測，并在其基礎上結合相應系統控制規則進行算術運算，最后制定、下達各項系統控制指令。而DCS分散控制系統的硬件設備普遍具有高度智能化，以及配備雙向通信、智能診斷等功能模塊，推動了DCS系統的數字化發展。

二、DCS分散控制系統應用的必要性

1.對火力發電廠電氣控制實時監測水平的優化

在我國大多數火力發電廠運行發展過程中，雖然傳統電氣控制系統結構中普遍配置了系統實時監測功能模塊，對于系統的整體實時運行狀況、各類電氣設備的運行參數有著直觀了解，但普遍存在著實時監測水平較低的問題，所配置的傳統監測儀表設備、信號燈的運行穩定性、監測精度等都有待進一步優化。而在這一背景下，對DCS分散控制系統的應用，則通過對系統各操作員站、現場控制單元的組建，大幅提高了火力發電廠電氣控制系統的實時監測水平，不但做到了對整體非電器系統運行情況、各臺電氣設備運行參數的快速、準確測量，還由于各火力發電廠DCS系統現場控制單元與管理級之間選用了總線連接形式，從而增設了信息實時交互功能模塊，進一步提高了系統監測水平。

2.優化系統運行穩定性

相較于我國大多數火力發電廠的傳統電氣控制系統而言，DCS分散控制系統通過對冗余控制系統的組建，將火力發電廠傳統電氣控制系統中的固態控制功能淘汰，推動了整體系統的數字化發展，以及系統運行穩定性也有所優化。例如在應用DCS分散控制系統的基礎上，火力發電廠傳統電氣控制系統中的部分操作終端得到簡化，并從而避免了部分系統運行故障問題的出現。

3.推動火力發電廠電氣控制系統的一體化發展

由于DCS分散控制系統具有高開放性應用特點，可以將各功能模塊、設備接入DCS系統，且并不會對系統運行情況造成負面影響。因此在火力發電廠電氣控制領域中，對DCS系統的應用，則實現了對火力發電廠電氣控制系統操作、監控的集控運行，對系統的整體運行情況有所全面了解、控制。在一定意義上講，對DCS系統的應用，推動了火力發電廠電氣控制系統的一體化發展。

三、DCS分散控制系統在火力發電廠電氣控制領域中的主要應用方向

1.系統測量

借助于DCS分散控制系統中的硬件結構，對火力發電廠各類電氣設備的實時運行參數，線路電流電壓以及電氣系統的整體運行狀態加以實時測量。

2.參數變化檢測

在火力發電廠電氣系統運行過程中，如電壓、電流、功率等電氣參數會不斷變化，而在各類電氣參數出現異常變化問題時，往往會引發各類火力發電廠電氣系統運行故障問題的出現。而DCS系統主要被應用于對火力發電廠電氣系統各項電氣參數的變化監測應用方向中，及時掌握電氣參數變化異常問題，并采取相應預防措施。

3.系統運行操作

相較于我國大多數火力發電廠傳統電氣控制系統而言，DCS分散控制系統的操作量及參數調節較少，而在出現各類系統運行問題時，所配置的系統保護裝置與診斷功能也會對問題的主要成因進行快速分析，并及時采取相應解決措施。因此DCS系統也主要被應用于火力發電廠電氣系統的運行操作控制方向中。

四、DCS分散控制系統在火力發電廠電氣控制領域中的應用要點

1.配合設計

在DCS分散控制系統的設計、組建階段中，系統軟硬件結構、規模等都具有較高的專業要求，很少會涉獵到電氣、熱控二者專業之間的設計配合，這也導致部分火力發電廠所設計、組建的傳統DCS分散控制系統存在軟硬件結構之間適配性不足、邏輯性不強等問題。因此在DCS分散控制系統的設計、組建環節中，需要結合火力發電廠電氣系統運行情況、實際控制要求，開展電氣、熱控二者專業的配合設計工作，以實現對系統邏輯性、軟硬件結構之間適配性的共同提升。

2.功能分配

相較于傳統DCS分散控制系統，以及其他各類火力發電廠電氣控制系統而言，當前所配置DCS分散控制系統在結構設計、系統組建后較長一段時間內都不會開展二次設計與系統調配作業。而在部分火力發電廠運行過程中，所配置DCS分散控制系統存在著功能模塊分配不合理問題，并對系統運行效率造成嚴重影響。針對于此，則需要在將DCS分散控制系統接入火力發電廠電氣控制系統環節中，結合實際情況與系統控制要求，對DCS分散控制系統的功能模塊進行重新分配。

3.DCS分散控制系統調試

在DCS分散控制系統接入火力發電廠電氣控制系統的前后階段中，系統調試流程步驟、配合要求都有所不同。相較而言，在系統接入前，由于調試人員普遍由熱控、電氣專業人員所構成，具有高度專業素養，因此系統調試作業的分工配合較為合理、系統調試作業質量較佳。但在系統接入后，由于部分系統調試人員對火力發電廠的電氣控制系統缺乏深入了解，有可能導致部分問題的出現，并降低系統調試作業質量。針對這一問題，則需要在DCS分散控制系統的前后階段中，結合實際情況與系統調試工作專業要求，對調試人員配置結構進行適當調整，以保障在系統調試階段中，做到對功能模塊的合理分配，以及對調試功能的全部發揮。

參考文獻：

[1]郭瑞萍，柳龍.DCS系統在火電廠電氣控制方面的應用探討[J].科技創新與應用. 2013（26）

[2]張永遠.火電廠電氣控制系統[J].中外企業家. 2014（26）

[3]邵瀏睿.火電廠DCS分散控制系統的故障及預防分析[J].中國新技術新產品. 2018（05）