深入一線，加大自主可控國產DCS現場應用驗證及問題處理
——發電自動化專委會專家組調研自主可控DCS研發與應用情況

國網浙江省電力有限公司電力科學研究院 蔡鈞宇

杭州意能電力技術有限公司 孫潔慧

2020年12月14日至25日，中國自動化學會發電自動化專業委員會（簡稱發電自動化專委會）主任委員金耀華、秘書長孫長生帶領相關領域專家組成的調研組，走訪了十家企業，進行了自主可控DCS研發、生產進程與運行情況的調研。

摸底供應商研發與生產

專家組先后到南京科遠智慧科技集團股份有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司（華能睿渥）、南京國電南自維美德自動化有限公司（華電睿藍、睿星）、浙江中控技術股份有限公司、國核自儀系統工程有限公司、上海新華控制技術（集團）有限公司、杭州和利時自動化有限公司和北京國電智深控制技術有限公司，就自主可控DCS研發與生產進程、性能與可靠性測試情況、投運情況及主流DCS對比評價、DCS自主可控研發和生產與投運中存在的問題及建議進行了詳細調研。

他們考察了各DCS 廠家的模件制造生產線，仿真實驗室、調試工程測試大廳、自主可控國產化DCS 仿真平臺，看到了各DCS 生產都實現了從生產下單、物料跟蹤、制造調試到測試檢驗的全過程自動化，通過設備、物料和人之間的數據互聯，構建了全過程的質量管控和追溯體系。

截至目前，我國大多數DCS廠家已經啟動了自主可控DCS的研制，2019年與芯片企業加強技術合作進行聯合攻關。如智深公司2012 年開始研發基于國產中標麒麟操作系統的EDPF-NT+全部應用軟件，硬件上現已完成控制器、I/O 模塊、上位機、交換機關鍵芯片100%國產化樣機開發工作。

目前，已有多家生產廠家，通過自主可控系統研發，器件選擇、測試、現場試用，不斷的篩選迭代，逐步完成了元器件的國產化替代，控制系統軟件向linux平臺的遷移，實現了軟件的全部自主可控。華能集團在西安熱工院開發和長期從事各種DCS 組態與問題處理經驗與南瑞繼保公司長期從事繼電保護控制裝置研發與生產經驗的基礎上，研制出華能睿渥系統并投入運行。

專家們仔細查看了自主可控DCS模件與以前模件設計上的區別、性能與功能的差別，就各DCS生產廠家的自主可控DCS 系統的國產芯片應用情況與價格，基本性能及功能的可靠性與穩定性、技術特點、新老系統兼容性、國產化替代技術難點以及生產成本等問題與核心研發人員進行了深入交流和討論。經調研，自主可控DCS系統設計遵從國際、國家和行業標準的要求。在開發過程中，按行業標準和各類嚴酷環境應用需求進行反復測試，并通過外部嚴格的電磁兼容測試而取得權威機構的認證報告。

實地調研機組運行

專家組親抵現場，調研了安徽華電蕪湖發電有限公司投運的華電睿藍系統和華能玉環電廠的華能睿渥系統運行情況。這兩個系統分別于2020年11月23日、25日并網投運。

2018年底，南自與中國電子旗下天津飛騰等企業聯合攻關的“華電睿藍”DCS 在華電章丘電廠、牡丹江第二發電廠進行了機柜級試運行，2019 年12月在華電揚州電廠33萬千瓦機組成功投運。蕪湖發電廠1 號機組容量66 萬千瓦超超臨界機組，主機DCS 控制系統原為ABB 公司Symphony 控制系統。2020 年10 月進行自主可控DCS控制系統（maxCHD）首次全廠一體化控制示范應用改造施工，系統涵蓋MFT、FSSS、SCS、MCS、DEH、MEH、ETS、METS、SCR、ECS 等系統，其軟、硬件均實現了自主可控、可替代，實現該領域重大突破。改造后機組于2020 年11 月22 日鍋爐一次點火成功，11 月23日并網，完成規定的試驗后滿負荷運行，至今DCS 系統連續運行狀態穩定，控制器及模件工作正常，無DPU 故障切換或誤動，無卡件故障離線或誤動，無通信故障中斷。畫面數據顯示實時準確，報警提示準確及時易查看，畫面操作簡單。交換機網口負荷率普遍維持在1%左右，DPU 負荷率普遍維持在5%以內。運行期間機組AGC 在280 兆瓦～660 兆瓦運行且各項參數運行穩定，AGC 調節速率及一次調頻特性良好，目前，保護投入率100%，自動投入率100%。

但該系統在投運初期畫面、趨勢查詢閃退比較頻繁，經過研發不斷改進，目前已經基本消除；畫面刷新速度還需要進一步提高。需要在今后的研發中取消操作員站與DPU 之間的服務器結構架構，實現操作員站對等架構。

華能玉環電廠1 號機組容量1000兆瓦超超臨界機組，主機DCS控制系統原為Ovation 控制系統。9 月21 日正式啟動華能睿渥HNICS-T316 系統全國產化改造。2020 年11 月2 日DCS 機柜到廠，安裝通電后即進行反復試驗，對發現的問題和可能存在的薄弱環節，結合多年系統維護經驗和福州試驗項目已經固化的設計思路基礎上進行研究，提出并采取優化措施予以消除。在組態核查及系統測試階段，與熱工院、南瑞繼保技術人員進行面對面、點對點對接，測試與組態核查過程多頭并進，歷時21 天完成了系統通道測試、組態測試、系統性能測試、系統應用功能測試4大項。對影響系統正常運行的問題全部完成優化處理。同時，為滿足運行人員習慣Ovation 系統需要，在系統的應用功能方面提出了多條優化建議，并均在系統投運前完成優化。保證了2020年11月25日機組并網，在完成機組RB試驗、負荷擺動、AGC 試驗，1055 增容項目各項試驗，于2020年12月16 日機組報復役，目前控制系統使用功能能夠滿足運行基本需求，機組運行總體平穩。電廠人員在繼續跟蹤系統運行可靠性，及時完善問題處理和系統故障應急預案、操作卡、巡檢卡、巡檢標準的制定，以防止人為因素造成系統失控。同時進一步總結經驗，提出硬件、軟件優化建議，為該系統后續完善提供建議。

給待解問題開方取藥

通過交流，專家組發現目前自主可控DCS 系統所需要的元器件基本都能實現國產替代，同時國產元器件的種類日新月異，和用戶需求也更貼近，但是仍面臨著一些問題。例如，硬件方面部分國產元器件還不夠成熟，有些尚需經過批量驗證，其穩定性有待大批量、長時間使用后驗證，在精度方面與進口器件相比還存在不足，有些器件數據手冊不夠詳細，廠家技術支持能力有待提升；軟件方面還需進一步完善生態圈，提供更多的開發過程可用的輔助工具軟件，給開發帶來不便。

各自主可控控制系統，有的已經通過各種測試后投入現場實際運行，有的在實驗室通過反復測試和溫度拷箱試驗，但由于國產器件本身的長期可靠性還需要現場驗證才能確認。因此后續還需要對各個項目現場的應用情況進行長期跟蹤和觀察，并將發現的問題及時解決，同時對系統進行迭代優化和升級，最終實現自主可控控制系統的長期安全、穩定、可靠運行。

金耀華高度評價了各單位在自主可控DCS領域進行的前瞻性謀劃，對自主可控工控產品近期在多個示范項目上成功投運表示祝賀。據悉，調研組將對調研資料進行總結，并將收集的問題與關鍵部件生產廠家進行溝通，共同探討加速關鍵生產部件質量提高的進度與措施。推進電力行業自主可控工控系統建設，與行業各有關單位開展更廣泛的合作，加速推動國產化系統創新成果的規模化應用。