火電廠電氣自動化中分散控制系統(tǒng)的運(yùn)用

張積鵬

摘要：隨著我國工業(yè)實(shí)力與社會總體生產(chǎn)力的不斷提升，科學(xué)技術(shù)總體體系的優(yōu)化完善，電氣設(shè)備的推廣程度呈現(xiàn)穩(wěn)步提升態(tài)勢，與此同時(shí)電能需求量與消耗總量也有所提升。在這一背景下，我國各火力發(fā)電廠以應(yīng)用分散控制系統(tǒng)為途徑，推動火電廠的電氣自動化發(fā)展，從而提高電廠發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)效益。其中，分散控制系統(tǒng)扮演著極為重要的角色，發(fā)揮出顯著應(yīng)用效用。本文對分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化發(fā)展中的運(yùn)用情況進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞：火電廠;電氣自動化;分散控制系統(tǒng)

一、分散控制系統(tǒng)概述

1.系統(tǒng)運(yùn)用原理

分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化領(lǐng)域中的運(yùn)用主要是以通信網(wǎng)絡(luò)體系作為系統(tǒng)的中央樞紐，以微處理器作為系統(tǒng)核心，將系統(tǒng)的不同功能模塊進(jìn)行分散規(guī)劃，并將系統(tǒng)的操作及顯示模塊進(jìn)行集中，既保障了才對火電廠電氣系統(tǒng)的集中控制，也充分保障了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性。例如在系統(tǒng)某一組件出現(xiàn)運(yùn)行故障問題時(shí)，故障組件并不會對系統(tǒng)整體運(yùn)行情況、其他組件造成嚴(yán)重影響干擾。

2.系統(tǒng)運(yùn)用特征

2.1分部控制特征。相較于火電廠其他電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，分散控制系統(tǒng)的核心理念在于，將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理拆解，將不同管理人員、系統(tǒng)組件設(shè)備與功能模塊進(jìn)行分部控制。從而使得在系統(tǒng)某一分部出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，將故障問題的影響范圍加以隔離控制，以保障整體系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2分級控制特征。分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)級別相對較為合理，采用分級結(jié)構(gòu)框架，將不同的控制職責(zé)、功能模塊進(jìn)行分級劃分，不但從根源上規(guī)避了系統(tǒng)組件之間出現(xiàn)摩擦等問題，還實(shí)現(xiàn)對了火電廠電氣系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng)各項(xiàng)資源的合理利用、系統(tǒng)各項(xiàng)性能的優(yōu)化提升。

2.3對外開放特征。分散控制系統(tǒng)具有較高程度的對外開放性，相較于其他火電廠電氣控制系統(tǒng)而言，可在分散控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，結(jié)合或電廠實(shí)際發(fā)電與系統(tǒng)運(yùn)行情況，對系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，增設(shè)新的功能模塊。

2.4高自動性特征。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)核心的微處理器會結(jié)合系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對系統(tǒng)運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、提前發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化解決，這也大幅縮減了系統(tǒng)管理人員的實(shí)際工作量。

2.5自我診斷特征。分散控制系統(tǒng)的核心在于所配置的微處理器。而當(dāng)前常見型號的微處理器設(shè)備普遍具備自我診斷功能。因此在系統(tǒng)運(yùn)行中，微處理器會周期性對系統(tǒng)組件、火電廠所配置電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、情況進(jìn)行掃描監(jiān)測，并根據(jù)檢測結(jié)果判斷是否存在運(yùn)行故障問題。

3.系統(tǒng)運(yùn)用必要性

3.1提高資源利用率與火電廠經(jīng)濟(jì)效益。由于分散控制系統(tǒng)具有高度自動性特征，不但會根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況、火電廠發(fā)電情況進(jìn)行自動化控制，還借助于微處理器的高超數(shù)字運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)控制精度、資源利用率的提升，并因此為途徑降低火電廠運(yùn)行成本。

3.2提高火電廠電氣自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性。在系統(tǒng)運(yùn)行中，所出現(xiàn)各類運(yùn)行故障問題的影響范圍都得到了有效控制，并不會對整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率造成嚴(yán)重影響。

3.3有效落實(shí)各項(xiàng)控制指令。由于分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次分明、信息傳輸速度快，因此不但可以將火電廠中所配置各類電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)參數(shù)、運(yùn)行情況加以集中監(jiān)測顯示，還可保障所下達(dá)各項(xiàng)系統(tǒng)控制指令的快速、有效落實(shí)。

3.4全面性提高火電廠電氣自動化程度。相較于其他控制系統(tǒng)而言，分散控制系統(tǒng)的功能模塊、組件較為全面，從實(shí)時(shí)監(jiān)測、故障診斷等多個(gè)方面共同著手，全方位提高火電廠電氣自動化程度。

二、火電廠電氣自動化中分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.分散控制系統(tǒng)在火電廠網(wǎng)絡(luò)通信方向中的運(yùn)用

在火電廠電氣自動化發(fā)展過程中，首先需要保障對火電廠所配置各類電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，才能在其基礎(chǔ)上綜合分析火電廠電氣系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并制定、下達(dá)各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行指令。換而言之，各類系統(tǒng)運(yùn)行信息、設(shè)備檢測信息的實(shí)時(shí)穩(wěn)定傳輸，是火電廠電氣自動化程度的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，也是系統(tǒng)運(yùn)行效率的前提保障。

而分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動化領(lǐng)域中的主要運(yùn)用方向之一，是對火電廠配套網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的組建，將同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中各項(xiàng)信號的主要傳輸媒介，將現(xiàn)場控制單元的監(jiān)測信息進(jìn)行接入，隨后將分散控制系統(tǒng)中樞紐帶所下達(dá)的控制指令進(jìn)行傳輸。在當(dāng)前火電廠電氣自動化領(lǐng)域中，分散控制系統(tǒng)則同時(shí)構(gòu)建起實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)以及滯后網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。其中實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)、系統(tǒng)控制指令等重要信息加以傳輸，而滯后網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將其他重要性相對較低的信息進(jìn)行滯后傳輸。這一網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，在充分保障系統(tǒng)運(yùn)行合理性、規(guī)避各類故障問題出現(xiàn)的基礎(chǔ)上，最大程度提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。

2.分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣監(jiān)測方向中的運(yùn)用

在火電廠發(fā)電、運(yùn)行過程中，由于作業(yè)環(huán)境較為惡劣、發(fā)電流程復(fù)雜，因此時(shí)常受到溫度、人為等因素影響，出現(xiàn)各類設(shè)備運(yùn)行故障，并在問題嚴(yán)重時(shí)有一定可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡。因此在火電廠電氣自動化領(lǐng)域中，分散控制系統(tǒng)也被廣泛應(yīng)用于電氣系統(tǒng)安全監(jiān)測監(jiān)控方向中，在火電廠內(nèi)所配置各臺電氣設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障問題時(shí)，通過對分散控制系統(tǒng)集中顯示的檢測數(shù)據(jù)、可視化圖表的綜合分析，分析故障具體類別、快速鎖定故障范圍，并采取相應(yīng)防護(hù)措施，如切斷故障設(shè)備與其他運(yùn)行良好設(shè)備的連接。

分散控制系統(tǒng)在火電廠系統(tǒng)監(jiān)測方向中的應(yīng)用流程為：作業(yè)人員提前在分散控制系統(tǒng)中設(shè)定不同設(shè)備、參數(shù)的合理范圍，隨后系統(tǒng)周期性對各類設(shè)備開展故障掃描、實(shí)時(shí)開展參數(shù)監(jiān)測與傳輸工作。在監(jiān)測到設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)超出所預(yù)定合理范圍后，及時(shí)向管理人員進(jìn)行預(yù)警，隨后結(jié)合運(yùn)行故障具體表現(xiàn)形式，預(yù)判故障類別、控制故障范圍。

3.分散控制系統(tǒng)在火電廠安全防護(hù)方向中的運(yùn)用

在火電廠發(fā)電過程中，盡管采用了多項(xiàng)安全預(yù)防措施，也仍舊會有一定的安全隱患無法根除。而分散控制系統(tǒng)也被應(yīng)用于火電廠電氣自動化安全防護(hù)方向中。管理人員在系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的條件與執(zhí)行指令，隨后開啟火電廠電氣控制系統(tǒng)的安全防護(hù)子系統(tǒng)，并將安全防護(hù)系統(tǒng)、電氣監(jiān)控系統(tǒng)加以協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)火電廠電氣設(shè)備運(yùn)行故障問題的有效發(fā)現(xiàn)、提前預(yù)防。例如，在發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備存在運(yùn)行異常、故障問題時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)及時(shí)將預(yù)警信號，具體所監(jiān)測故障設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行傳輸、預(yù)警，隨后安全防護(hù)系統(tǒng)則結(jié)合實(shí)際情況、自動化執(zhí)行相應(yīng)的安全預(yù)防指令，將設(shè)備故障問題進(jìn)行控制。相較于火電廠傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)而言，這一安全防護(hù)模式具有經(jīng)濟(jì)成本低、設(shè)備故障問題的影響范圍與損失程度可控性強(qiáng)等應(yīng)用優(yōu)勢。而在分散控制系統(tǒng)部分組件以及火電廠電氣主設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行異常故障后，系統(tǒng)則會自動控制冗余配置的設(shè)備組件接替故障組件、設(shè)備開展工作，這也在一定程度上進(jìn)一步提高了火電廠電氣系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性，避免在單一設(shè)備故障問題出現(xiàn)后快速引起連鎖反應(yīng)。

結(jié)語：在火電廠電氣自動化發(fā)展中，分散控制系統(tǒng)憑借其運(yùn)算模塊的高度靈活組態(tài)性、多樣化的系統(tǒng)控制模式、高度運(yùn)行穩(wěn)定性以及簡略的組合儀表結(jié)構(gòu)等應(yīng)用優(yōu)勢，在火電廠電氣自動化領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，并逐漸成為火電廠電氣控制系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。與此同時(shí)，也需要注重推動分散控制系統(tǒng)的數(shù)字化、開放化、綜合自動化發(fā)展，最大程度提高系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值。

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