火力發電廠DCS與電氣控制融合的分析

樊屹喆

摘要：火力發電廠的電氣控制模式與DCS系統密切相關，它也越來越廣泛地應用于火力發電廠的電氣控制過程，其應用技術也越來越成熟。DCS系統是在計算機局域網的研究和開發的基礎上開發的計算機（或微機）控制系統，與計算機集中控制系統相比，它具有將局域網轉變為實時，高可靠性的網絡控制系統的特點，可以應用于過程控制系統。火力發電廠發電機組控制與DCS系統融合歷經數十年發展，二者間呈現密切聯系的關系，DCS系統能明顯增強網絡系統的控制力度，確保系統運行的穩定性及可靠性。以火力發電廠電氣控制為切入點分析其融合DCS系統的必要性，就具體的融合措施進行深入探究，旨在為相關從業人員積累更多的實踐經驗。

關鍵詞：火力發電廠;DCS系統;電氣控制

受發電廠電氣控制系統自身特殊性的影響，大量設備采取獨立專用控制設備或智能測控裝置，例如：故障錄波裝置、自動勵磁裝置（AVR）、廠用電快切裝飾（ATS）、發電機自動同期裝置（ASS）及發變組保護裝置等。設備中硬件軟件技術處于發展成熟階段且具有較強的專業性，但是DCS系統中硬件配置標準尚未達到專用控制設備的技術要求，DCS系統無法完全替代專業專用裝置。此外，火力發電廠電氣控制系統與其熱工控制系統間存在著明顯差異性，例如：DCS系統注重控制邏輯搭建的合理性與嚴密性，而電氣控制系統的反應速度要求相對嚴格，特別是電氣信號變化速率普遍為毫秒級。

一、DCS控制系統概述

1.1DCS基本原理

DCS又稱分布式控制系統，是一種新型電氣控制系統，該系統的出現有效的彌補了傳統控制系統的不足。DCS控制系統主要是由計算機、通信設備、顯示設備以及控制設備這四個部分組成的。在火電廠中，DCS控制系統根據電廠生產特點劃分為幾個獨立的子系統，各個子系統之間協同工作，各自根據功能完成相應的任務。

1.2DCS系統的特點介紹

（1）可靠性較高。DCS熱控系統的熱控工作不是由單獨一臺計算機完成的，而是由多臺計算機共同實現的。如果某個計算機出現故障，不會導致整個控制系統崩潰。此外，每個獨立系統的任務分散，單個計算機只需負責單一任務，便于依據用戶功能需求進行系統結構設計，這也在很大程度上提升了每臺計算機的可靠性。（2）開放性較廣。DCS系統具備模塊化，開放性和標準化的特點。如果需要擴展或更改電氣系統，可以通過激活新的計算機訪問系統信息網絡將其從系統中移除，它不會影響其他系統的工作，因此DCS系統的開放比較好。（3）系統運行靈活。DCS系統結構是基于控制應用對象的軟硬件組合，DCS系統要經過測量與控制信號以及相互連接來建立關系，采用合適的算法控制規律進行應用，需要應用的監控畫面是由從圖形庫調用的相關圖形組成，控制系統可以根據需求較為方便的構成，以實際需要進行系統的運行控制工作，系統運行極為靈活，從而能夠很好的滿足電廠熱工控制的需求。

1.3DCS系統在火電廠應用的必要性

隨著電力系統的不斷發展，基于電氣行業開發了比較完善的電氣二級專業技術和管理模式，例如，當前應用較為普遍的火力發電廠電氣自動化管理模型。從管理層而言，火電廠的電氣專業系統是獨立的，與網絡和計算機技術有一定的差距。為了彌補這一差距，研究人員提出將DCS系統應用于火力發電廠。DCS系統的應用使火力發電廠系統更可靠，并避免由于硬接線和按鈕而導致的故障。DCS系統的內部邏輯非常緊湊，原始繼電器模式或固態邏輯可以由控制系統代替，這降低了由于誤操作而導致故障的可能性，提高了整個系統的可靠性和安全性。通過DCS系統，將電氣監控系統和電氣操作設計為一個單元，對機組的運行狀態進行整體監控，提高集中控制的能力。通常，DCS系統提高了火力發電廠運行的整體控制和自動化水平。

二、火力發電廠電氣控制融入DCS系統的必要性

2.1實現集控運行

一般說來，DCS系統的運行流程囊括電氣系統監控及操作等環節，基本實現與機組控制系統共同形成綜合自動化控制系統的目標，甚至于在任意DCS終端上管理人員都能結合相應的操作標準實時監督控制所有機組。同時，DCS系統融入后所有管理人員不得脫離具體工作需求采取相應的干預措施，充分發揮DCS系統的作用，實現實時監督控制火力發電廠全部單元機組的目標，真正意義上做到集中控制，確保火力發電廠機組運行的穩定性。此外，受DCS系統自身可靠性較高的影響，能替代原有繼電器及固態邏輯用于配置冗余等傳統形式的控制系統，大大提高控制可靠性減少相應的操作終端數量。

2.2增強監控能力

假設所有的發電機組均搭載最為先進的監控工具能取得令人滿意的控制效果，特別是平臺達到高水平控制效果目標后能促使總體發電機組向綜合自動化方向轉變，大大提高現有的發電機組管理水平，而DCS系統融入火力發電廠電氣控制系統后能清晰顯示系統運行狀態及運行參數，幫助相關管理人員糾正其操作行為，實現監控電氣控制系統的目標，真正意義上做到機組綜合自動化運行，滿足廠級運行管理的要求。受DCS系統自身具備聯動邏輯的影響，普遍設置操作閉鎖或操作準許檢查邏輯等環節，最大程度上降低人為操作出現各種失誤的發生率。

2.3提升自動水平

與其他類型系統相比，發電廠內部電氣控制系統存在著本質性區別且大多數應用設備具有智能監控的作用，其自動化水平相對較高。受現代化技術蓬勃發展的影響，DCS設備類型日益多樣且對外通訊接口數量大大增加，而DCS系統與電氣控制系統相結合基本能實現火力發電廠所有設備一體化控制的目標，大大提高火力發電廠的管理水平。同時，融入DCS系統后僅僅需要工作人員進入控制室予以總體性調節，不只能保證火力發電廠各種機組始終處于穩定運行狀態，更能減少人力資源浪費，大大提高各個部門的工作效率。此外，融入DCS系統后能快速識別不符合技術標準的配件予以及時剔除，大大壓縮庫管成本投入。