发电厂分散控制系统DCS改造与调试

发电厂分散控制系统DCS改造与调试

周鹏洋

江苏华电句容发电有限公司 江苏省句容市212400

摘要：随着科学技术的发展，计算机自动化控制技术在各个领域和行业中构得到了广泛的应用。对于电力行业也同样如此，因此计算机自动化控制系统与国民经济的发展联系已经非常密切，在火电厂中的应用也成为必然。通常而言，电气自动化控制水平决定着电厂的管理水平与运行能力。现阶段，在发电厂各系统中应用DCS控制系统，DCS控制系统是一种基于计算机技术，实现集中控制、管理、监控及分散控制的技术，对提高发电厂工作效率有明显的作用。

关键词：发电厂；分散控制；系统安全

分散控制系统是发电厂建设工作中比较基础的一类系统，这种系统主要是以计算机为基础媒介对生产过程中的各个环节进行监视把控，并结合具体情况，实现对各生产环节的分散控制。在这一过程中，发电厂工作人员需要借助数据通信技术来增加各系统之间的协调性，并通过分散控制实现系统间的有机联系。所以，分散控制系统在发电厂中的应用展现出一定程度的自动化能力，在现代电力行业发展中具备可靠性、先进性和便捷性等特点，相较于传统控制系统，其信息安全问题已经得到了改善。

1火电厂DCS的基本组成和特点

DCS是大中型火电厂最常用的自面向功能和对象而实现的“站”为基本单元构成控制层，专门设计的分布式动态实时数据库用于管理分布在各站的系统运行所需的全部数据。系统网络可采用星形、环形或树形结构，实现物理和逻辑上的完全冗余，达到了多重化冗余；网络服务软件同网络硬件共同实现站与站之间的通信并通过分布式实时数据库实现全局信息共享。随着机组容量的不端扩大，监控点数的不断增加，网络通信速度也随之提高。越来越多的DCS的网络层开始采用高速以太网用于数据传输，为克服以太网通信的“不确定性”和网络迟延而造成控制性能的降低，采用了更先进的基于优先级的数据传输策略和基于高速交换机的网络设备，从而可以保证通信和控制的实时性。监控层中的各个工作站的划分以功能相对自治为原则，不同的功能用不同的工作站来实现。EDPF-NT系统由ENG站、OPR站、DPU站、HSR站、LOG站、CAC站和GATEWAY站7个工作站组成。DCS的主要特点是控制功能强，系统可靠性高。采用CRT操作站有良好的人机界面，软硬件采用模块化积木式结构，系统容易开发；采用组态软件，编程简单，操作方便，有良好的性价比。

2DCS控制系统的应用优势

2.1兼容性加强

电力行业是高危行业，因此，发电厂的整体运行需要在严格的监控与管理下进行。传统的电厂很难实现完全的自动化控制与管理。DCS控制系统运用计算机技术对多个监控目标存在的干扰源进行高效计算，大大提高了电厂机组对各个目标的控制能力与效率。这就使机组控制目标的兼容性得到加强，整体的控制水平得到提高。

2.2辅机控制

电厂不仅需要对大型机组进行监控，对辅助操作系统的控制也是必不可少的。不同的辅助操作系统需要有不同的技术和DCS系统进行连接，这样DCS系统就可以实现对不同辅助操作系统的直接管理和控制。MIS和DCS主机系统的连接是目前DCS控制系统的一项新应用。这种新的结合方式在节约电力成本、提高工作效率方面有很好的作用。

2.3全程监控

对电厂的全面监控是保证电厂安全的必要措施。很多电厂通过安装在电厂内部不同地方的监控设备来实现对电厂的全面监控。但是，对电厂的设备运用时间不是很频繁，有的更是很少用到，这就使很多监控设备用到的机会很少，经常处于闲置状态。这是对资源和资金的浪费。现在的很多电厂把DCS控制系统和CRT技术结合，在运用DCS系统监控的同时，运用CRT技术优化人机画面，使监控的效果更加清晰和全面，使电厂的安全程度大幅提升。同时也有助于电厂节约能源和人力成本。

3分散控制系统的具体应用

随着新时期人们物质生活水平的提升，广大人民群众均对电力行业的繁荣发展提出了更高渴求。在新的环境背景下，发电厂自动化建设是满足人民群众需求的唯一出路，分散控制系统的安全加固在其中起到保障作用。就现阶段来看，信息化技术和互联网媒介在发电厂建设中的应用，不仅能够对各生产环节进行实时监控和精准控制，同时也能够大幅度提高数据采集和分析的效率和精度。所以，信息化管理和电厂电气监控自动化技术的融合已经成为现代发电厂发展的一大趋势，在时代发展变换中，更加先进的技术将会不断为分散控制系统注入新鲜血液，电厂生产的传统控制操作系统必将彻底被分散控制系统所取代。与此同时，独立操作是当前阶段电力技术在间隔层保护测量控制装置中的另一显著特征，这也侧面印证了电气自动化技术的蓬勃发展，分散控制系统的整体化将有望实现。近几年来，国际电工委员会正式针对电气自动化技术出台国际标准，为分散控制系统的大范围推广和应用提供了良好的契机。事实上，发电厂中的电气自动化系统是一种主打多方位的系统构造，和传统的控制系统具有十分明显的区别。首先，电气自动化技术能够自行协调主控机室、炉、电等，能够大幅度缓解工作人员的压力，实现对电厂系统的集中管理控制。与此同时，随着信息化技术在电厂系统建设中的逐渐普及，工作效率也由于电气自动化发展趋势而显著提升。随着电力市场规模的不断扩大，电力行业的发展必须以电气自动化的运行管理水平提升为核心前提。

4基于DCS的大中型火电厂电气控制系统的改造及应用

4.1需要对火力发电工作实践进行具体的分析

研究分析各个控制系统中利用DCS自动技术的可行性以及实际效果。从上文的具体分析来看，在火电发电实践中，应用DCS自动技术的现实效果显著，不过在某些方面，因为结构优化存在问题，所以DCS自动技术的具体利用效果未达到预期。针对这样的情况，系统性的分析火力发电的具体实践，了解控制特点以及控制中需要改善的问题，并对DCS自动技术的利用做分析与讨论，这样，DCS自动技术在实践中的应用针对性表现会更加的突出。

4.2实现保障

在电气自动化系统运行管理的过程中，相关工作人员往往会从电厂的社会效益、系统运行安全性和稳定性等角度着眼考虑，为控制系统的安全加固工作制定明确的目标规划，在初期阶段对施工周期和施工细节问题进行全面把握，为后续各项分散控制系统的安全加固工作夯实基础。

4.3DCS的现场层设备使用

IECS系统的现场一次设施能够很容易地分散布置，可以按照不同的电压等级对一次设备进行划分。通过各独立的装置动作信号以及电气设备的位置状态等开关量作为输入量DI送至DCS系统；模拟量，如电流、电压、有功和无功，通过电量变送器输出4～20mA标准信号送至DCS系统；DCS的控制命令作为输出量DO引至电气设备，各电气设备与DCS系统的联系采用硬接线方式，由电气设备现场用电缆将电气量信号一对一地送至DCS系统的I/O柜上。发电厂中，间隔层设备众多，因此还可利用现有的条件，将部分IECS间隔层设备随一次设备分散布置。通信层单元也按照一次监控设备对象与相对应的间隔层设备就近布置，把这些就地布置的装置通过高速现场总线或以太网通信接入DCS的过程控制站DPU，再由DPU与监控级进行通信。

5结束语

综上所述，火力发电实践中的DCS自动技术利用对于火电厂的具体工作实效有显著的影响，所以在实践中关注DCS自动技术的具体利用非常重要。文章对DCS进行具体的分析，总结火电厂DCS自动技术的具体利用，并在总结的基础上研究深化利用DCS自动技术的具体措施和方法，目的是要指导实践工作。

参考文献

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