DCS輔網一體化在火電廠中的運用

禹治華

摘要：現代火力電廠發展過程中，逐漸對DCS輔網一體化進行了應用，用于對火電廠電氣系統的監控，以確保整個電氣系統能夠安全、穩定的運行。基于此，本文通過對DCS輔網一體化的簡單概述，進而闡述了DCS接入電氣系統的方式，之后以此為基礎，詳細分析了DCS在火力電廠中運用的注意事項，為火電廠更好的建設提供幫助。

關鍵詞：DCS輔網一體化;火電廠;電氣系統

引言：

現代火電廠由很多模塊構成，DCS輔網一體化是其中非常重要的一個模塊，通過該模塊的設計，加強對整個電力系統的監控效果，及時發現電力系統中出現的問題，并向相關工作人員發出警報，為整個電氣系統更好地運行打下良好基礎。所以，對DCS輔網一體化在火電廠中的運用進行研究具有重要意義，促進我國火電廠向著更加良好的方向發展。

一、DCS輔網一體化概述

DCS為分布式控制系統，主要用于電氣系統的控制，由4個模塊構成，分別為：（1）數據采集模塊（DAS），是整個系統的最前端，主要用于電氣設備運行狀態相關信息的采集與處理，并通過相應的顯示器，將這些信息直觀顯示出來，以使工作人員對電氣系統的運行情況具有準確了解，及時發現系統內出現的故障，有利于電氣系統的安全、穩定運行。（2）模擬量控制模塊（MCS），根據DAS的數據采集與分析結果，向各機組、設備發布相應的控制指令，以確保各機組、設備能夠按照要求運行，如冷卻系統控制模塊、蒸汽系統控制模塊、輔助處理控制模塊等。（3）順序控制模塊（SCS），用于執行各機組、設備相應順序的控制，如送風模塊、循環水模塊等。（4）爐膛安全監控模塊（FSSS），主要對爐膛內部情況進行動態的監控，通過爐膛內部信息的動態采集與分析，評估各時間點爐膛內的具體情況，確保鍋爐可以以穩定運行，對FSSS設計時，一般要預留出一定的冗余量。主要包括連鎖模塊、跳閘模塊等。近年來，隨著科學技術的快速發展，賦予了DCS更多的性能，逐漸增加了ECS（電氣控制系統）、DEH（數字電液系統）、BPS（旁路控制系統）等模塊，使其能夠更好地對火電系統進行控制，真正實現了一體化控制[1]。

二、DCS輔網一體化的接入方式

想要在常規的建立系統內接入DCS輔網，應針對整個系統的具體情況，制定出不同的接入方案。以某火力發電廠為例，1#、2#機組控制系統剛剛建立時，為了控制成本，未選用最佳的組件，且每個組件的生產廠家存在較大差異，在繼電保護方面，采用的是靜態性繼電器，使得整個監控系統較為滯后，不利于對整個電氣系統的監控。隨著社會的發展，該電廠逐漸對控制系統予以改造，去掉原有回路中的控制開關、連鎖開關及邏輯回路在的各種繼電器等，而逐漸接入了DCS輔網，通過DCS特有的邏輯組態功能，完成電氣系統的監控工作。同時，在原有控制系統開關量連接處，與DCS中的DAS模塊相連接，電氣設備運行時，會自動采集電流等模擬量信息，并通過變送器處理后，變為12±8mA的電流，并傳輸給DCS，再次處理后，傳輸給監控中心。利用這一接入方案，可有效將DCS與原有監控系統成為一體有利于電氣系統的一體化控制。該方案的優勢為：對傳統控制系統進行了簡化，極大程度上精簡了監控系統內部結構，有利于整個監控系統的維護;DCS存在很強的數據分析功能，可準確分析出電氣系統的運行情況，并編制、存儲相應檢測報告。此外，該電廠5#、6#機組建設時，安裝了ECS模塊，進一步提升了機組電氣系統的監控功能，

三、DCS輔網一體化的監控范圍

將DCS接入電氣系統監控系統內，主要對以下幾個方面進行監控：（1）發電機、變壓器運行時，利用DCS內的DAS自動采集相關運行信息，通過這些信息的分析，以對兩種設備的運行狀態予以控制;對于技術較為完善的設備與系統來說，對于關鍵設備保護元件等來說，應選擇完善的設備，且預留有DCS專用接口，可通過DCS的操作，完成連鎖等外部控制工作[2]。（2）電源模塊運行時，利用DCS內的DAS對相關信息進行采集，并根據采集信息的分析對電源的閉合予以控制，對于備用電源切換元件等來說，應選擇完善的設備，并預留有DCS專用接口。（3）DC系統、UPS模塊運行時，利用DCS模塊對相關信息的采集進行控制。（4）對于中央信號來說，選擇了閃光報警元件，去除以往應用的沖擊繼電器。在采集信號方面，可劃分成兩部分，一部分為傳統分析信號，如事故信號與預告信號，進入到原有控制系統內，其它信號傳輸給DCS。（5）整個電氣系統運行時，DCS內的DAS模塊會自動采集電流等模擬量信號，利用變送器處理后，變成12±8mA的電流，并傳輸給DCS，再次處理后，傳輸到監控中心;對于變壓器的有功功率與無功功率來說，利用變送器處理后，直接傳輸到DCS。

四、DCS輔網一體化在火電廠中運用的注意事項

（一）DCS邏輯電路與電氣回路的配合

將DCS輔網接入到電氣系統當中后，可能出現DCS邏輯回路與電氣回路不匹配的問題，電氣系統運行時，依然利用傳統的方案進行控制，影響DCS輔網的作用，進而對電氣系統的運行造成擾[3]。某電廠1#機組改造結束后，對接入的DCS輔網進行調試時，通過對手動改的方式對DCS進行操控，電氣系統都可正常合閘，但采用自動操作方式后發現，將斷路器閉合后，頻繁發生跳閘的問題，針對這一問題，利用錄波分析的方式，對跳閘回路予以檢查，由此發現，這一問題主要由DCS輔網手動操作回路引發的。主要原理為：將DCS手動操作回路斷開后，斷路器跳閘的反饋信號傳輸給DCS，用于狀態確認的分析，如果CUP沒有確認即回歸到正常狀態，且DCS未發布指令，而斷路器自動閉合時，則判定為誤動，進而自動將斷路器打開。針對這樣一問題，在DCS手動操作控制回路內，增加一定能的退出條件，即可改善這一問題：電機同期并網過程中，將手動操作回路閉鎖，而其它回路則不改變。

（二）CRT/KB監控方案的設計

現代火電廠當中，通常是根據設備功能方面存在的差異，獨自接入到DCS內的監控顯示模塊內，相關工作人員利用鼠標的操控，使得各項信息一一顯示在屏幕上，用于工作人員掌握相關信息。對于所有的顯示信息來說，都以英文為主，部分工作人員由于英文水平較差，很難理解顯示信息的具體內容，不利于電氣設備的管理，影響設備的操控，無法及時發現設備中出現的故障等，增加了電氣系統的安全隱患。針對這一問題，某電廠1#機組改造時，安裝了相應的指示儀表，以此對勵磁電流等進行監測，用于工作人員對電氣系統狀態的評估。此外，傳統電氣系統接入DCS輔網后，可導致部分監控功能消失，如斷路器狀態監控等，DCS運行時，只會檢測斷路器的輔助接點，以此判定斷路器的具體情況，而無法確定整個回路是否出現故障。針對這一問題，某電廠在常規接入模式的基礎上，通過串聯的方式，將分合閘回路監視繼電器與分合閘嘉納仕繼電器常閉接點連接到一起，以此改善這一問題。

（三）電氣模擬量、開關量接入DCS

在電氣系統的I/O端，安裝了諸多電力元件，如變送器等，這些元件設計得好壞，直接關系到整個系統的運行情況[4]。某火電廠1#、2#機組改造時，需要采用諸多線纜，不僅需要投入較高的改造成本，而且還增加了線纜通道的復雜性，不符合相關技術標準的要求，無法在DCS輔網運行中發揮出最大的作用。同時，應用大量線纜后，使得GIS柜體內部空間明顯變小，從而增加了布線的難度。此外，DCS中的DAS采集模擬量信號后，無法對信號進行合理的處理，導致信號不具備向量特征，無法應用到高級分析工作當中。針對這一問題，可在系統特定位置處安裝微機測控元件，通過該元件，直接將電壓等模擬量傳輸給DCS，無需使用大量線纜，同時還能確保信號具有向量特征，為DCS輔網對電氣系統狀態的監測提供支持。

總結：

綜上所述，DCS輔網是現代火電領域較為常見的控制系統，有效對其進行應用，可加強對整個電氣系統的監控效果，有利于相關工作人員對電氣系統運行情況的判定，及時發現電氣系統當中出現的問題，并制定出科學、合理的應對方案，為整個電氣系統安全穩定地運行打下良好基礎。

參考文獻：

[1]楊賀強.關于DCS分散控制系統在火力發電廠給水控制中的應用研究[J].自動化應用，2020，17（03）：03.

[2]柳廣田.DCS輔網一體化在華潤盤錦熱電廠中的應用[J].中國新技術新產品，2019，03（07）：02.

[3]王逸波.基于火力發電廠大集控模式的DCS網絡結構優化[J].電子樂園，2019，10（24）：02.

[4]李杰，張建波.淺談分散控制系統（DCS）與可編程控制系統（PLC）在火力發電廠中的應用與區別[J].中國科技縱橫，2020，27（01）：02.