DCS在发电厂电气控制系统中的应用

DCS 在发电厂电气控制系统中的应用

张景奇

保定宝汇通机电设备有限公司

摘要：随着人们生产生活的用电需求量越来越大，这也为发电厂电机自动化水平，机组运行稳定性，故障处理效率提出了更多要求。DCS在发电厂电气控制系统中的应用，可促进电厂运行的更加安全、稳定，实现更加可观的经济效益.

关键词：DCS；发电厂；电气控制；应用；要点

1DCS技术在电气控制系统中的应用

1.1电气参数控制

DCS系统在对电气参数进行控制时，不仅仅是针对电压、电流等主要信号采取监控读取，同时还能够对机组运行功率、电抗、相位等二次机电参数确认，然后统一对电机开关、断路器、接触器动作调整。在未安装DCS系统之前，对电气参数的控制都是直接作用在线圈当中，虽然数值输入、输出动作看起来简单，但是实际上，交流回路中，控制装置最终输出结果很容易出现交叉现象，影响最终控制精度。而利用DCS分散处理方式，就可以有效提高抗干扰能力。通常电气参数控制的方式为PT或CT，在采集各单元的电气设备参数时，DCS均通过五个模块组成。发电厂运行过程中，电能产量速度、参数逻辑计算速度、数据输出都属于毫秒级，因此发电过程对参数精准度的要求更高，无论是运算还是采集都要符合自动化要求。只有提高计算效率，才能保证DCS系统稳定运行。如果参数控制动作慢，就很容易导致DCS系统处理容量和速度降低，给其它单元硬件带来不必要的负担，干扰系统功能。因为在实际电能生产过程中，往往除了激励电压外，不需要对其他参数进行调节，所以电气控制系统要能够对装置做到顺利切换，对于此类装置切换的速度没有过高标准，但是在精准度和可靠性上需要完善，从而确保DCS应用有效。

1.2热工测点保护

发电设备在运行过程中，温度是状态判断的关键数据。例如：炉膛燃烧、辅机运行情况、电气运行状态等等，热工测点存在于发电厂的每个环节当中。在DCS中，测点反馈的数据已经不仅仅可以用作数据参考，可结合电气控制系统，做到回路保护。例如：在调节蒸汽温度时，DCS系统能够将集箱出口温度定为主参考数据，在II级减温控制系统中调节出口汽温，还可以在控制完成后，调整减温闸门的开合度，在热工保护单元中，连锁回路、温度测点都属于DCS控制范围，所以系统也能对水泵轴承温度超高、停运给煤机、汽轮机推力瓦、轴瓦等设备进行温度调节保护。在发电厂中，热工测点可对自动化控制起到重要作用，需要加强温度测量时的保护。以往温度测量过程中，读取数值很容易受到现场复杂环境影响，导致数值精度低、测量故障等问题经常发生，容易造成设备连锁保护错误启动，影响着发电机的安全性、稳定性，情况严重时还会降低企业经济收益，加大员工工作任务量等等。因此在设计DCS系统计算模块时，要不断结合实际生产要求优化算法逻辑，进一步保护热工测点。

1.3单元通信监控

监控系统一般情况下都安装在主控室，监控子系统包含了LCD、中控计算机、其余外围设备等。以LCD为例，其能够通过显示器向工作人员反馈出电气系统的实际运行情况，包括数据变化、故障状态，并为机组操作提供指导。CRT还可以通过显示器给相关人员提供精准的画面显示。而DCS对于电气生产现场的控制是通过ECS装置实现，ECS通过对现场情况监测，然后反馈到控制系统中，例如：断路器、接触器、显示面板等，做到对发电系统中电流、电压的实时监测。为了确保物理单元和数据单元的稳定结合，在DCS通信系统中，可以综合光电隔离、电源隔离等技术，减少外部因素对通信影响，提高通信安全性。

1.4装置时钟统一

因为电气生产过程会历经多个环节，不同机组上的时钟要保证完全统一对齐，这样才能保证时钟符合系统运行标准。时钟同步可分为：频率同步、时刻同步两种，对于自动化控制系统来说，应采用频率相同模式。也就是各个阶段上机组频率相同，可以处于不同相位，只要时钟设备在动作时，频率保持一样即可。在电气控制系统中融合DCS技术，可以通过分散单元集中管理，做到生产线的统一控制，在实际操作过程中电气设备各个子处理机中都分别装置了自己的时钟。在同一装置时钟时，技术人员可以按照设计要求，在DCS总系统上数据时钟数值，给各个控制站、操作员站、历史站统一调整时间。另外，电气控制系统同样有自己的时钟装置，为字母RTU、信号采集装置、保护装置统一授时，因此将DCS和电气控制系统结合起来十分必要。

1.5网内故障报警

报警方式应分为两种：一种为预告报警，一种为事故报警，包括了：设备变位、模拟量越限、通信信号异常、监控系统故障等等。电气运行过程中某项数据如果发生故障或波动，该系统会在LCD显示器画面上闪烁特殊颜色指示灯或发出警报提示音，从而给岗位工作人员提供警示。在具体分析故障原因后，工作人员能够恢复数据使运行状态回到正常。

2DCS在发电厂电气控制系统中的应用要点

2.1根据实际情况应用DCS系统

通常情况下，电气控制系统往往利用原有的专业微机数字化装置满足其功能使用要求，例如：以发电机磁励调节、故障录波等装置、系统自身工作状态及动作结果为例，经装置处理后输入数字化信息，充分发挥通讯方式的作用，实现信息输入DCS系统的目标。同时，以保证控制系统功能安全性及独立性为前提条件，脱离DCS系统后且不具备其他外部干预的条件下消除影响电气控制系统运行安全性的风险因素。此外，电气控制系统运行情况及其他运行过程中信息输入、信息记录及报警均于DCS系统中运行，其信息处理方式与热工相似，基本实现画面显示、打印输出及声光提示，甚至远程操作也可进入DCS系统。

2.2选择合适的控制系统

在实际融入的过程中，相关技术人员秉持实事求是的原则，加大对于融入DCS系统的重视程度，持续累积自身工作经验，观察其他发电厂应用DCS系统期间是否出现硬件损坏问题，例如：控制终端脱网等，并且综合考虑DCS系统抗干扰性强弱程度。以抗干扰性相对较弱的系统为例，一旦运行维护期间自身抗干扰性较弱则可能出现信号被外界干扰出现误发信号的情况，反而造成“停机停炉”的问题。同时，做好DCS控制系统在线维修工作，尽可能挑选软件功能强大的DCS系统，特别是电气控制系统中软组态功能块是否能满足DSC系统的功能需求，消除可能造成软件运行系统死机问题的风险因素。

2.3分析其运行特点

在实际融入的过程中，相关技术人员将火力发电机组中变压器组及厂内电源等电气控制系统与DCS系统相融合，充分发挥DCS系统的监控作用，特别是涵盖升压站及电厂内所有主厂房电气控制系统，例如：厂用电快切系统、低压厂用电源系统、UPS系统、直流系统、自动同期系统、发电机励磁系统、保安电源及柴油发电机组、高压厂用电源系统、发变组系统及高压启备电源系统等。同时，融入DCS系统无法发挥电气控制系统中安全自动保护装置的作用且所投入的成本相对高昂，建议尽可能保留原有的安全自动保护装置，与DCS系统间留有接口（以硬件口最为常见）。

3结语

综上所述，发电厂应加大对于融入DCS系统的重视程度，持续优化简化运行维护流程，不断增强电气系统监控水平，消除影响机组运行安全性及可靠性的风险因素，严格控制总体运营成本投入，为发电厂谋取更多的经济效益。

参考文献

[1]分散控制系统DCS技术在火力发电中的应用[J].李双喜.集成电路应用.2021(01)

[2]DCS在电气控制系统中的应用分析[J].孙占朋.电子制作.2019(14)