DCS在新能源與分布式發電系統中的應用

張韜

摘 ?要：近年來，我國針對新能源領域的發展投入的精力和物力非常巨大，分布式發電技術也隨之得到了發展。分布式發電的孤網與并網的運行方式促進了我國電網行業的發展，廣泛應用的DCS技術進一步的穩定了電力系統的運行，更好地促進了分布式發電的控制發展。通過DCS技術實現電力調度智能化、信息化，并且經過各種數據模型，將能讓DCS在新能源與分布式發電中廣泛應用。

關鍵詞：DCS;新能源;分布式發電;智能控制

中圖分類號：TM61 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0176-02

Abstract： In recent years， China has invested a lot of energy and material resources in the development of new energy field， and distributed generation technology has also been developed. The isolated and grid-connected operation mode of distributed generation promotes the development of China's power grid industry. The widely used DCS technology further stabilizes the operation of the power system and better promotes the control development of distributed generation. Through DCS technology， it is supposed to achieve intelligent power dispatching and informatization， and through a variety of data models， DCS will be widely used in new energy and distributed generation.

Keywords： DCS; new energy; distributed generation; intelligent control

1 新能源與分布式發電的發展

隨著我國對新能源行業提供大額度的補貼，我國太陽能產業和光伏發電產業的發展得到了較大的推進。光伏發電效率相對來說比較低，節能減排的優勢非常顯著。另外，我國的風力資源豐富，風能利用效率高，應當被合理地利用起來，還有中國的核電技術起步比較晚，通過對現階段投產的幾個核電站的運營與發展，我國目前的核電設備其主要設備已國產化完畢。

2 微電網與分布式發電的關鍵

目前，我國電網中存在著很多的分布式發電電站，同時在微電網中也存在著許多儲能系統，由于目前儲能技術的限制，許多電源的并網都存在著不同的問題，微電網并網后的波動，脫離電網產生的孤島運行問題都是我國電網調度和控制技術當前需要迫切解決的難題。

在微電網發展過程中，分布式發電技術和微電網兼容大電網方面的技術的最關鍵的部分。分布式電源大規模并網過程中存在的運行難題，微電網可以通過局部的運行方式來完美解決。同時，微電網不僅是智能配電網的重要組成部分，而且在優化能源效率等方面能夠達到智能配電網的效果。微電網不能夠將電能輸送給用戶，在供氣、供熱、供冷方面能夠得到充分的發揮，而且終端能源的利用效率將得到大幅度的提升。隨著我國電力技術的需求和國家電網市場的不斷完善，微電網提供的輔助服務和參與配電網調度將會得到更加涉及到更大的范圍。

3 新能源與分布式發電的問題

新能源接入大電網對外供電，由于新能源的分布及新能源受外界影響很大，風能、太陽能等分布式發電場，隨時都在跟隨環境的變化，同時隨時都可能出現負荷的波動，并脫離電網運行，成為孤網運行，因此，上述電源不僅對獨立向負荷供電的要求不能予以滿足，而且還不能進行調度。只有借助儲能裝置或其他電源的聯合方式，才能夠實現對這些電能的備用和支持。

另外，對于配電網來說，分布式電源并網運行對系統潮流分布產生了轉變。在接入分布式電源之后，雖然系統獲得雙向潮流的功能，但是導致能量優化、保護協調和電壓調節三個方面又出現一些問題。現如今，系統發生故障時，部分分布式電源會出現自動退出運行的操作，打破和增加了系統暫態功能的平衡性。對系統的穩定性和安全性產生了一定的影響。而且，很多系統運行人員在通過傳統集中式電源調度方式進行管理過程中，不可調度、形式各異和數量繁多的分布式電源加劇了操作的難度，管理的失效必然會加劇分布式電源的故障運行，最終必然會威脅到系統的穩定性和安全性。

4 DCS技術在分布式發電及微電網中的應用

4.1 DCS系統功能

DCS系統的實時采集主要是針對監視點、電站各控制點和各種輔助設備與主要設備的運行參數及運行轉臺進行的自動事故語音報警、事故故障原因提示、事件順序記錄、越限報警、安全檢測。DCS系統能夠對其他計算機系統的數據通信予以實現、MIS、地調、梯級的信息管理系統的實現，對斷路器等重要設備的切和投操作予以實現，對其他自動控制功能予以實現，以及對發電機的自動順序啟停控制予以實現。

4.2 系統結構配置

通常來說，電站監控系統通常可以分為現地監控層和中控層兩部分。電站監控系統主要包含了語音報警設備、UPS不間斷電源、以太網交換機、定位衛星對時裝置、網絡激光打印機和多臺操作員工作站等。

4.3 現地控制層配置

在機組實現順序控制中，LCU屏是核心的單元。通過LCU屏來直接監控和控制現地級機組LCU中的PLC的運行。在整個系統中，它作為一個智能終端，但也可以作為獨立的裝置單獨運行。

5 DCS在新能源及分布式發電系統中的功能

5.1 數據采集與處理

分布式站在運行過程中，DCS系統不僅能夠對采集現場的各種實時數據，而且還能夠對必要的數據進行預處理，最終在實時數據庫中進行一定格式的存儲。根據信號性質，DCS系統將記錄的數據分為脈沖數字量、開關量、模擬量等進行分類。包括計算和統計信號量值及狀態設定工作;實時電量分類和功率計算工作的完成。

5.2 電站運行安全監視

（1）電站在正常運行過程中，LCD系統主要是完成實時

監控的任務。（2）參數越復限報警記錄。（3）系統時鐘詳細的對事故的數據和整個過程進行了記錄。（4）通過顯示的方式來記錄故障的實際情況，系統對各個故障信號進行定時掃查。（5）溫度趨勢分析判斷，發電設備溫度隨時間的容許變化率。（6）定期分析和監控輔助設備的運行狀態。（7）開、停機過程監視。（8）通過顯示的方式來記錄系統出現的各個故障。

5.3 控制與調節

在電站實際運行過程中，DCS系統能夠結合給出的控制命令和運行現狀，自動的調節和控制預定的操作、自動電壓控制計算和發電控制的操作。斷路器操作、無功功率調節、有功功率的調節、停機操作、開機操作等都可以通過DCS系統進行自動調節和控制。

5.4 記錄及生產管理

在實際運行過程中，DCS系統能夠詳細的統計各個設備的運行情況，自動將部分信息提醒給操作的工作人員。（見圖1）

5.5 數據通信

DCS系統能完成以下的通信任務：（1）與調度中心的通

信。（2）系統內部主機與各設備的數據通信。（3）與現場設備的通信。（4）與外界通信，實現遠程遙控。

5.6 畫面顯示

DCS的畫面顯示功能主要是實現了自動調用畫面。通常通過表格、曲線、單線圖等方式來對畫面進行構建，具有操作簡單、刷新速度塊、合理構圖、穩定清晰等畫面顯示特點。

5.7 語音報警功能

DCS的語音報警功能主要是提示電站故障或事故以及重要的操作，操作人員能夠根據清晰和準確的預警做出響應的操作。

5.8 人機聯系

人機接口主要是監控全廠生產過程和運行人員的安全，維修人員必須定期開發、維修和管理監控系統。

5.9 自檢和自啟動

自檢和自啟動的功能主要是自動檢測過道故障、自動處理超時的軟件任務和機組自檢。主機發生故障之后，DCS會自動切換備用主機進行控制。在主機出現軟件超時故障時，DCS能夠自動啟動部分故障功能軟件的功能。

5.10 軟件開發功能

開發維護人員在工程師工作站的操作主要是通過相關的口令來實現，系統無論是離線情況還是在線情況都能夠便捷的進行修改、調試、編輯等指令，在不影響主機的在線運行的前提下完成操作的更改。

5.11 自動處理電廠事故

自動處理電廠事故的功能是必須在事故發生后，第一時間對判斷事故進行正確判斷，快速采取相應的措施，實現自動快速處理事故的目的，保障工程安全的運行。

5.12 實現遠程監控

遠程監控主要是遠程操作和監盤，具備遠程自動發電控制功能、停機和開機的功能;開關站設備監控。

6 分布式發電與微電網的保護技術

將分布式電源配入到原有的配電網絡中，必然會改變原有的故障。配入的分布式電源的種類和數量決定了故障水平的高低。所以說，電力系統安全穩定運行方面涉及的繼電保護問題是未來需要進一步解決的難題，保護裝置的省級和斷路器容量的提升這兩個方面都是迫切需要改進的問題。

7 結束語

隨著我國智能技術、電網技術等分布式控制系統技術的發展，分布式發電和新能源得到了較大的發展空間，分布式控制系統技術實現了更好地控制微電網的目的，大大減少了新能源并網、脫網運行時對電網的沖擊，使大電網更加穩定，同時DCS技術在新能源及分布式發電技術中的應用，減少了能源傳輸的損耗，提升了電能質量，伴隨著AI技術、云計算技術，使未來DCS系統中更加智能化，實現更加便捷處理故障的目的，分布式發電和新能源在未來必然獲得更好的發展趨勢。

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