DCS系統(tǒng)在火電廠電氣控制中的應(yīng)用

段虎林

摘要：隨著社會(huì)總體生產(chǎn)力的持續(xù)提高，以及電氣設(shè)備的更新?lián)Q代，火力發(fā)電廠在運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)電氣控制水平及效率不斷提出更高的要求，以保障火電廠的發(fā)電效率與經(jīng)濟(jì)效益。在這一背景下，DCS系統(tǒng)在火力發(fā)電廠電氣控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮出顯著應(yīng)用效用。而本文為進(jìn)一步提高DCS系統(tǒng)在火力發(fā)電廠電氣控制領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值、拓寬新的應(yīng)用范圍，因此也對(duì)DCS系統(tǒng)的主要應(yīng)用特點(diǎn)、應(yīng)用必要性、應(yīng)用方向及要點(diǎn)等多方面問(wèn)題開(kāi)展以下探討。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng);火力發(fā)電廠;電氣控制

引言：DCS系統(tǒng)也被稱(chēng)作分散控制系統(tǒng)，其控制原理是以高度集成的微型中央處理器為核心基礎(chǔ)，并遵循電氣控制功能模塊分散、整體操作集中、分而治之及綜合協(xié)調(diào)等多項(xiàng)控制原則，構(gòu)建起多級(jí)分層、協(xié)調(diào)自治的，類(lèi)似金字塔般的火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更為適用于當(dāng)前火力發(fā)電廠的實(shí)際生產(chǎn)及電氣控制情況。

一、DCS分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

1.高容錯(cuò)性特點(diǎn)

在DCS分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)全部功能模塊并非完全集中于單一的各類(lèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備，抑或是單一中央微型處理器，而是由多臺(tái)微處理器設(shè)備共同作為核心基礎(chǔ)，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在其中發(fā)揮出中心紐帶的作用，各臺(tái)位處理器設(shè)備與執(zhí)行代碼都在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行采集匯總、控制輸出、算術(shù)運(yùn)算，而各臺(tái)微處理器設(shè)備的任務(wù)功能相對(duì)較為單一。在這一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，如若各臺(tái)微處理器設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障問(wèn)題時(shí)，并不會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾影響，且微處理器設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性也有顯著提升。

2.高開(kāi)放性特點(diǎn)

在我國(guó)DCS分散控制系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，逐漸呈現(xiàn)出系統(tǒng)功能模塊開(kāi)放式發(fā)展的趨勢(shì)。在DCS分散控制系統(tǒng)早期發(fā)展階段中，傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為封閉，不同制造商、開(kāi)發(fā)商所組建的DCS系統(tǒng)各項(xiàng)功能模塊之間缺乏互通性，很難相互兼容。而在我國(guó)DCS分散控制系統(tǒng)發(fā)展中，則逐漸賦予用戶(hù)更高的自主控制權(quán)限，可結(jié)合不同火力發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況、具體控制要求，將不同規(guī)格型號(hào)的設(shè)備與各功能模塊接入DCS分散控制系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)集成度的進(jìn)一步提升。

3.數(shù)字化特點(diǎn)

在DCS分散控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中，在火力發(fā)電廠作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中配置了多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制單元及智能儀表，以實(shí)現(xiàn)對(duì)火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)實(shí)施運(yùn)行情況、設(shè)備參數(shù)的全面監(jiān)測(cè)，并在其基礎(chǔ)上結(jié)合相應(yīng)系統(tǒng)控制規(guī)則進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，最后制定、下達(dá)各項(xiàng)系統(tǒng)控制指令。而DCS分散控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備普遍具有高度智能化，以及配備雙向通信、智能診斷等功能模塊，推動(dòng)了DCS系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展。

二、DCS分散控制系統(tǒng)應(yīng)用的必要性

1.對(duì)火力發(fā)電廠電氣控制實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平的優(yōu)化

在我國(guó)大多數(shù)火力發(fā)電廠運(yùn)行發(fā)展過(guò)程中，雖然傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中普遍配置了系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能模塊，對(duì)于系統(tǒng)的整體實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況、各類(lèi)電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)有著直觀了解，但普遍存在著實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平較低的問(wèn)題，所配置的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀表設(shè)備、信號(hào)燈的運(yùn)行穩(wěn)定性、監(jiān)測(cè)精度等都有待進(jìn)一步優(yōu)化。而在這一背景下，對(duì)DCS分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，則通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制單元的組建，大幅提高了火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平，不但做到了對(duì)整體非電器系統(tǒng)運(yùn)行情況、各臺(tái)電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的快速、準(zhǔn)確測(cè)量，還由于各火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制單元與管理級(jí)之間選用了總線連接形式，從而增設(shè)了信息實(shí)時(shí)交互功能模塊，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)水平。

2.優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性

相較于我國(guó)大多數(shù)火力發(fā)電廠的傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)而言，DCS分散控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)冗余控制系統(tǒng)的組建，將火力發(fā)電廠傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中的固態(tài)控制功能淘汰，推動(dòng)了整體系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展，以及系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性也有所優(yōu)化。例如在應(yīng)用DCS分散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，火力發(fā)電廠傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中的部分操作終端得到簡(jiǎn)化，并從而避免了部分系統(tǒng)運(yùn)行故障問(wèn)題的出現(xiàn)。

3.推動(dòng)火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的一體化發(fā)展

由于DCS分散控制系統(tǒng)具有高開(kāi)放性應(yīng)用特點(diǎn)，可以將各功能模塊、設(shè)備接入DCS系統(tǒng)，且并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況造成負(fù)面影響。因此在火力發(fā)電廠電氣控制領(lǐng)域中，對(duì)DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，則實(shí)現(xiàn)了對(duì)火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)操作、監(jiān)控的集控運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況有所全面了解、控制。在一定意義上講，對(duì)DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，推動(dòng)了火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的一體化發(fā)展。

三、DCS分散控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠電氣控制領(lǐng)域中的主要應(yīng)用方向

1.系統(tǒng)測(cè)量

借助于DCS分散控制系統(tǒng)中的硬件結(jié)構(gòu)，對(duì)火力發(fā)電廠各類(lèi)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，線路電流電壓以及電氣系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)加以實(shí)時(shí)測(cè)量。

2.參數(shù)變化檢測(cè)

在火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如電壓、電流、功率等電氣參數(shù)會(huì)不斷變化，而在各類(lèi)電氣參數(shù)出現(xiàn)異常變化問(wèn)題時(shí)，往往會(huì)引發(fā)各類(lèi)火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障問(wèn)題的出現(xiàn)。而DCS系統(tǒng)主要被應(yīng)用于對(duì)火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)各項(xiàng)電氣參數(shù)的變化監(jiān)測(cè)應(yīng)用方向中，及時(shí)掌握電氣參數(shù)變化異常問(wèn)題，并采取相應(yīng)預(yù)防措施。

3.系統(tǒng)運(yùn)行操作

相較于我國(guó)大多數(shù)火力發(fā)電廠傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)而言，DCS分散控制系統(tǒng)的操作量及參數(shù)調(diào)節(jié)較少，而在出現(xiàn)各類(lèi)系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，所配置的系統(tǒng)保護(hù)裝置與診斷功能也會(huì)對(duì)問(wèn)題的主要成因進(jìn)行快速分析，并及時(shí)采取相應(yīng)解決措施。因此DCS系統(tǒng)也主要被應(yīng)用于火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的運(yùn)行操作控制方向中。

四、DCS分散控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠電氣控制領(lǐng)域中的應(yīng)用要點(diǎn)

1.配合設(shè)計(jì)

在DCS分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組建階段中，系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)、規(guī)模等都具有較高的專(zhuān)業(yè)要求，很少會(huì)涉獵到電氣、熱控二者專(zhuān)業(yè)之間的設(shè)計(jì)配合，這也導(dǎo)致部分火力發(fā)電廠所設(shè)計(jì)、組建的傳統(tǒng)DCS分散控制系統(tǒng)存在軟硬件結(jié)構(gòu)之間適配性不足、邏輯性不強(qiáng)等問(wèn)題。因此在DCS分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組建環(huán)節(jié)中，需要結(jié)合火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行情況、實(shí)際控制要求，開(kāi)展電氣、熱控二者專(zhuān)業(yè)的配合設(shè)計(jì)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)邏輯性、軟硬件結(jié)構(gòu)之間適配性的共同提升。

2.功能分配

相較于傳統(tǒng)DCS分散控制系統(tǒng)，以及其他各類(lèi)火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)而言，當(dāng)前所配置DCS分散控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)組建后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都不會(huì)開(kāi)展二次設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)配作業(yè)。而在部分火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中，所配置DCS分散控制系統(tǒng)存在著功能模塊分配不合理問(wèn)題，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效率造成嚴(yán)重影響。針對(duì)于此，則需要在將DCS分散控制系統(tǒng)接入火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)中，結(jié)合實(shí)際情況與系統(tǒng)控制要求，對(duì)DCS分散控制系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行重新分配。

3.DCS分散控制系統(tǒng)調(diào)試

在DCS分散控制系統(tǒng)接入火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的前后階段中，系統(tǒng)調(diào)試流程步驟、配合要求都有所不同。相較而言，在系統(tǒng)接入前，由于調(diào)試人員普遍由熱控、電氣專(zhuān)業(yè)人員所構(gòu)成，具有高度專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，因此系統(tǒng)調(diào)試作業(yè)的分工配合較為合理、系統(tǒng)調(diào)試作業(yè)質(zhì)量較佳。但在系統(tǒng)接入后，由于部分系統(tǒng)調(diào)試人員對(duì)火力發(fā)電廠的電氣控制系統(tǒng)缺乏深入了解，有可能導(dǎo)致部分問(wèn)題的出現(xiàn)，并降低系統(tǒng)調(diào)試作業(yè)質(zhì)量。針對(duì)這一問(wèn)題，則需要在DCS分散控制系統(tǒng)的前后階段中，結(jié)合實(shí)際情況與系統(tǒng)調(diào)試工作專(zhuān)業(yè)要求，對(duì)調(diào)試人員配置結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保障在系統(tǒng)調(diào)試階段中，做到對(duì)功能模塊的合理分配，以及對(duì)調(diào)試功能的全部發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭瑞萍，柳龍.DCS系統(tǒng)在火電廠電氣控制方面的應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013（26）

[2]張永遠(yuǎn).火電廠電氣控制系統(tǒng)[J].中外企業(yè)家. 2014（26）

[3]邵瀏睿.火電廠DCS分散控制系統(tǒng)的故障及預(yù)防分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2018（05）