關(guān)于火電廠電氣自動化中分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

杜曉偉

山西漳山發(fā)電有限責任公司，山西長治 046021

1 分散控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展

1.1 分散控制系統(tǒng)的起源

1985年，DCS應(yīng)用試點開始在美國出現(xiàn)。首先選用的是望亭電廠300MW機組，這是分散控制系統(tǒng)出現(xiàn)的開端。在20多年的不斷改進和推陳出新中，分散控制系統(tǒng)已經(jīng)在實踐中積攢了相對成熟的應(yīng)用經(jīng)驗，并且在人們的不斷探索和研發(fā)中向著更深和更廣的范圍擴張。很多的國家已經(jīng)不僅僅將DCS局限于鍋爐和汽輪機的熱工監(jiān)視的應(yīng)用中，滲入發(fā)電機組的發(fā)電、配電和供電的過程也已經(jīng)不是設(shè)想。我國的很多DCS供應(yīng)商也已經(jīng)掌握了這種成套覆蓋的技術(shù)。

現(xiàn)階段的各項應(yīng)用充分證明了分散控制系統(tǒng)是值得信任的，如果能在軟件的設(shè)計上面更加優(yōu)化和完善，對于機組的正常安全應(yīng)用是可以全部保障的。在1992年的時候，中國曾根據(jù)幾種進口的DCS與國內(nèi)制造廠的合作情況在業(yè)績等方面的分析中推薦了六款相對成熟的優(yōu)選品種。之后在多年的電廠實驗基礎(chǔ)上，我國終于經(jīng)過改進和提高后達到了國際的DCS水平，受到了很多電廠的肯定和歡迎。

1.2 分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

分散控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中凸顯出了功能相對分散、數(shù)據(jù)可以共享、可靠性比較高等特點，被廣泛的采用在電廠和變電所等單位。從1985年到21世紀伊始，我國的火電廠已經(jīng)采用了近229套、14種型號的DCS。到目前，分散控制系統(tǒng)大概可以分為3個種類，第一種是多功能的控制器型；第二種是可編程序控制器基礎(chǔ)型；第三種是PC機總線基礎(chǔ)型。在今后的發(fā)展中，有另外兩種分散控制系統(tǒng)的也將產(chǎn)生，第一種是以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)的，另一種是以電廠信息監(jiān)控管理為基礎(chǔ)的，這將在以后的DCS應(yīng)用中發(fā)揮更大的功能。另外，分散控制系統(tǒng)也曾面臨著名稱的變遷，因為很多的業(yè)內(nèi)學(xué)者都會把DCS稱為分布式監(jiān)控系統(tǒng)或者分層分布式控制系統(tǒng)，這比分散控制系統(tǒng)的表述更加的細化和形象的，但在實際的交流中依然是分散控制系統(tǒng)較為廣泛。

1.3 分散控制系統(tǒng)的發(fā)展

分散控制系統(tǒng)目前已經(jīng)在朝著橫縱兩個方向進行了功能擴展，向上至SIS、向下至FCS。例如現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)，就是DCS在縱向延伸方面的一個體現(xiàn)?，F(xiàn)場總線是兼具開放性、數(shù)字化和多節(jié)點的通信技術(shù)，其中還融入了智能化的現(xiàn)場設(shè)備及系統(tǒng)。它可以幫助現(xiàn)場的設(shè)備實現(xiàn)在運行中的數(shù)字量信息交換，達到雙方的共享和控制。避免了只靠電纜單一傳輸?shù)谋锥恕?/p>

現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)是源于現(xiàn)場儀表的模擬技術(shù)缺陷：速度太慢、精準度太低、成本太高。再加上這與計算機控制是數(shù)字技術(shù)的現(xiàn)狀不相符，不可避免的會給商家和用戶帶來使用問題。經(jīng)過一段時間的摸索，現(xiàn)場總線在專業(yè)人員的探索中產(chǎn)生，能夠?qū)崿F(xiàn)把部分控制功能分散到就地的儀表設(shè)備中，讓控制功能能夠通過功能塊的方式達到組合和實現(xiàn)。但由于這是一項新生事物，國際上暫無一個統(tǒng)一的標準，還需要進一步的推廣和改進。

2 分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化中的應(yīng)用分析

2.1 火電廠電氣自動化的功能及特點

火電廠電氣自動化是一種多方位的系統(tǒng)，能夠保持主控室機、爐、電的協(xié)調(diào)一致，并且便于集中的管理控制和信息數(shù)據(jù)共享，有效地提高了工作效率。隨著火電廠電氣自動化技術(shù)的快速發(fā)展，以及電力市場的不斷推進，提高電氣自動化的運行管理水平已經(jīng)成為一個亟待解決的問題，各方專家也對此積極展開了研究討論，旨在推動此項技術(shù)的進步。

火電廠電氣自動化系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控和控制設(shè)備，輔助的功能是反饋信號在數(shù)據(jù)交換中的變化。另外一項比較高級的功能是提供部分特殊數(shù)據(jù)的反饋機制，比如定值的遠方修改在線自動校對核實和故障診斷等。這項系統(tǒng)相對而言在設(shè)備的數(shù)量和布置上比較多和雜。

2.2 火電廠電氣自動化的現(xiàn)狀及趨勢

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的大背景下，火電廠電氣自動化的發(fā)展也在同步跟進。先進的計算機保護監(jiān)控已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)方便的以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)總成網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)據(jù)的采集方面實現(xiàn)了新的突破。目前，電廠的電氣監(jiān)控自動化也成為了信息化管理中的一部分。

隨著計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，ESC系統(tǒng)開始成為了傳統(tǒng)控制操作系統(tǒng)的替代品，電氣自動化在間隔層的保護和測量、控制裝置上實現(xiàn)了獨立化操作，整個系統(tǒng)的控制單元開始朝著一體化的方向發(fā)展。國際電工委員會已經(jīng)制定了EIC61850標準，這就預(yù)示著電氣自動化除了基本功能之外還將兼具相互操作性和強大的擴展性、高度的可靠性等功能，將實現(xiàn)在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的雙重大規(guī)模應(yīng)用。

2.3 分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化中的應(yīng)用

火電廠的電氣自動化系統(tǒng)是電氣運營管理的必然發(fā)展模式，這不僅可以提高電廠的自動化水平，而且對相關(guān)領(lǐng)域的新建和改進可以拓展更寬的投資空間。特別是分散控制系統(tǒng)所提供的綜合化自動技術(shù)更加具有代表性。與DCS的技術(shù)鏈接可以幫助電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)形成可靠的技術(shù)保障和支持，但是具體的現(xiàn)場總線架構(gòu)標準及通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)還需要進一步的實踐和研究。

火電廠電氣自動化的出現(xiàn)讓分散控制系統(tǒng)的功能得到了縱向的延伸，有效實現(xiàn)了電廠所有過程和環(huán)節(jié)的控制和經(jīng)營管理。目前的電氣自動化在功能性和經(jīng)營性的范圍內(nèi)正在電力市場大趨勢的影響下不斷完善和改進，在未來必然出現(xiàn)的廠網(wǎng)分開潮流中，電力企業(yè)不斷的補充DCS的內(nèi)容將有助于實現(xiàn)科學(xué)化的管理，也有利于國內(nèi)電力企業(yè)的生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)，并對整個中國的發(fā)展起到積極的推動作用。

3 結(jié)論

綜上所述，分散控制系統(tǒng)是一項發(fā)展日趨成熟的技術(shù)，結(jié)合火電廠電氣自動化的基本功能與特點，可以實現(xiàn)二者的整合運用，為進一步改進電氣自動化系統(tǒng)提供了很好的途徑。

[1]聞躍軍.分散控制系統(tǒng)DCS在電氣系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J].今日科苑，2008(10).

[2]孫愛民，常佶，倪培永.火電廠采用分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)[J].江蘇電機工程，2004(1).