基于DCS的核電廠電氣系統(tǒng)改進(jìn)和應(yīng)用

劉海林

摘 要：隨著社會的發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展迅速，核電廠的電氣控制系統(tǒng)，是保證整體發(fā)電水平穩(wěn)定性與連續(xù)性的重要基礎(chǔ)。在社會整體信息化水平不斷提升的過程中，電氣控制系統(tǒng)的智能化程度也得到了相應(yīng)的提高。文章從DCS系統(tǒng)的概念入手，對其在核電廠的電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為相關(guān)研究提供必要的理論參考。

關(guān)鍵詞：DCS;核電廠;電氣系統(tǒng);改進(jìn)和應(yīng)用

引言

分散控制系統(tǒng)在核電廠中的應(yīng)用逐漸增多，但是大部分都集中在核島和常規(guī)島控制等部分，在電氣系統(tǒng)之中的應(yīng)用較少。這樣的現(xiàn)狀嚴(yán)重的限制了核電廠反應(yīng)堆、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和電氣系統(tǒng)的統(tǒng)一發(fā)展，無法有效的促進(jìn)三者之間的平衡。所以為了能夠有效的提高反應(yīng)堆、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和電氣系統(tǒng)平衡與完善，必須要增強(qiáng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)與核電廠全廠分散控制系統(tǒng)相互融合，共同發(fā)展。

1 DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)介紹

DCS當(dāng)前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在核電廠和核化工等領(lǐng)域，DCS的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢如下：

1）可靠性較高。DCS系統(tǒng)不是由單獨(dú)一臺計算機(jī)完成的，而是由多臺計算機(jī)共同實現(xiàn)的。如果某個計算機(jī)出現(xiàn)故障，不會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)崩潰。此外，每個獨(dú)立系統(tǒng)的任務(wù)分散，單個計算機(jī)只需負(fù)責(zé)單一任務(wù)，便于依據(jù)用戶功能需求進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，這也在很大程度上提升了每臺計算機(jī)的可靠性;

2）開放性較廣。DCS系統(tǒng)具備模塊化，開放性和標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。如果需要擴(kuò)展或更改電氣系統(tǒng)，可以通過激活新的計算機(jī)訪問系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)將其從系統(tǒng)中移除，它不會影響其他系統(tǒng)的工作，因此DCS系統(tǒng)的開放性比較好;

3）系統(tǒng)運(yùn)行靈活。DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是基于控制應(yīng)用對象的軟硬件組合，DCS系統(tǒng)要經(jīng)過測量與控制信號以及相互連接來建立關(guān)系，采用合適的算法控制規(guī)律進(jìn)行應(yīng)用，需要應(yīng)用的監(jiān)控畫面是由從圖形庫調(diào)用的相關(guān)圖形組成，控制系統(tǒng)可以根據(jù)需求較為方便的構(gòu)成，以實際需要進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行控制工作，系統(tǒng)運(yùn)行極為靈活，從而能夠很好的滿足核電廠控制需求。

2 基于DCS的核電廠電氣系統(tǒng)改進(jìn)和應(yīng)用

2.1 DCS系統(tǒng)的應(yīng)用目的

從核電廠角度來講，應(yīng)當(dāng)使日常工作的展開與時代發(fā)展保持同步，并且不斷的將電氣技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行更新升級，以此實現(xiàn)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和完善性，使電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行得到保障。其中，對于DCS系統(tǒng)的應(yīng)用目的主要有以下幾點(diǎn)。第一，可以提高核電廠電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的運(yùn)行過程更加可靠。在具體的運(yùn)行中，可以利用DCS系統(tǒng)實現(xiàn)原有系統(tǒng)的改造升級，提高整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，并簡化工作人員在終端操作中的繁瑣環(huán)節(jié)，通過智能化方式完成對整個系統(tǒng)的控制。第二，電氣系統(tǒng)的操作具有一定的復(fù)雜性，使工作效率大打折扣。在DCS系統(tǒng)中，加強(qiáng)了計算機(jī)智能控制的范圍，在整體控制的操作下，完成了集中運(yùn)行的操作目標(biāo)。通過DCS系統(tǒng)，將原有系統(tǒng)中的操作集中起來，實現(xiàn)了系統(tǒng)化管理，使工作人員的工作量明顯降低，只需要在電腦前就可以完成對所有項目的有效操作。第三，DCS系統(tǒng)是實現(xiàn)電廠電氣自動化操作的有效途徑，在其提供的監(jiān)控方法中，可以有效地提高對電氣系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)運(yùn)行的監(jiān)督、控制水平。因此，電廠的科學(xué)化、效率化生產(chǎn)過程離不開DCS系統(tǒng)對整體運(yùn)行的技術(shù)支撐，是提高電廠運(yùn)行、管理等綜合能力的強(qiáng)有力保障。

2.2測點(diǎn)保護(hù)

核電廠設(shè)備在運(yùn)行過程中，溫度是狀態(tài)判斷的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。例如：反應(yīng)堆進(jìn)口與出口溫度、輔機(jī)運(yùn)行情況、電氣運(yùn)行狀態(tài)等等，測點(diǎn)存在于核電廠的每個環(huán)節(jié)當(dāng)中。在DCS中，測點(diǎn)反饋的數(shù)據(jù)已經(jīng)不僅僅可以用作數(shù)據(jù)參考，可結(jié)合電氣控制系統(tǒng)，做到回路保護(hù)。例如：一回路平均溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要受二回路功率的影響。當(dāng)二回路功率改變時，如果不做任何調(diào)整，則會引起平均溫度反向變化，平均溫度變化又會引起堆功率反向變化。整個溫度控制過程中，DCS通過測點(diǎn)采集溫度，然后控制功率調(diào)節(jié)棒的位置。在核電廠中，熱工測點(diǎn)可對自動化控制起到重要作用，需要加強(qiáng)溫度測量時的保護(hù)。

2.3核電廠電氣DCS系統(tǒng)連接方式

從目前DCS在核電廠電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況來看，電氣監(jiān)控系統(tǒng)與DCS連接主要采取兩種方式，即硬接線方式和現(xiàn)場總線連接方式。這兩種方式都有具體的工作環(huán)境要求，所以通常來說，將兩種方式相結(jié)合，能夠有效的提升核電廠電氣DCS系統(tǒng)連接的穩(wěn)定性，提高抗干擾能力，減少了維護(hù)與檢修的工作量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。而且這兩種方式相結(jié)合，能夠達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的目的，減少了核電廠電氣DCS系統(tǒng)整體的投資成本。由于大部分工藝聯(lián)鎖和控制相關(guān)開關(guān)量的通信方式采用了硬接線加通信方式，或者只保留熱工聯(lián)鎖相關(guān)電動機(jī)回路的硬接線，所以存在很多方面的優(yōu)點(diǎn)。例如，通過硬接線加通信的方式能夠取消DCS中變送器、I/O卡件、機(jī)柜以及連接電纜等不必要的功能，會減少應(yīng)用成本，為核電廠電氣運(yùn)行與維護(hù)提供了全新的發(fā)展平臺，并且也能夠有效的轉(zhuǎn)變核電廠管理方式，提高核電廠的生產(chǎn)效率。而且通過DCS系統(tǒng)的接入，能夠展現(xiàn)豐富多樣的信息，保證信息數(shù)量的控制系統(tǒng)得到有效擴(kuò)展。

結(jié)語

在我國經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)的大背景下，電力需求缺口持續(xù)擴(kuò)大，促使電力市場間競爭日益激烈。因此，核電廠秉持具體問題具體分析的工作原則，加大對于融入DCS系統(tǒng)的重視程度，持續(xù)優(yōu)化簡化運(yùn)行維護(hù)流程，不斷增強(qiáng)電氣系統(tǒng)監(jiān)控水平，消除影響機(jī)組運(yùn)行安全性及可靠性的風(fēng)險因素，嚴(yán)格控制總體運(yùn)營成本投入，為核電廠謀取更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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