DCS在发电厂电气控制系统中的应用分析

DCS在发电厂电气控制系统中的应用分析

陈鑫

华电能源股份有限公司富拉尔基发电厂

摘要：现阶段，发电厂电气控制系统中较广泛应用DCS（分散控制系统），有效提高发电厂电气控制的自动化水平。在发电厂电气控制系统中进行DCS的应用时，重点是关注DCS系统的控制部分、通信部分、连接方式，当前要重点在安全性与有效性这两方面进行突破。注重DCS系统的推广应用，重点发挥好DCS系统的开放性、功能性、可靠性、灵活性这四大优势，持续提高DCS在发电厂电气控制系统中的应用成效。

关键词：发电厂；DCS；电气控制系统

一、引言

在机组朝着高参数与大容量发展的背景下，发电厂的自动化程度得到高度重视，在新建大机组中广泛应用DCS（分散控制系统）。在发电厂电气控制系统中，DCS系统的应用已经较为成熟有效，能够有效进行机组设备的监控和操作，辅机开关控制系统的一些功能可以由DCS而完成[1]。为有效满足发电厂电气控制系统在可靠性、安全性等方面的高要求，当前及后续要高度重视DCS系统的应用，必须充分明确发电厂电气控制系统中的DCS应用要点，笔者对此作如下的综述。

二、发电厂DCS系统的概述

DCS即分散控制系统，是以计算机微处理器为基础而获得发展，显著特点是可以实现生产过程的集中操作、集中管理、集中监控及分散控制。近些年，DCS系统获得跨越式发展，通过发挥分级管理、配置灵活、性能稳定等优势特点，在发电厂的新建大机组及电气控制系统中有广泛应用。DCS系统在热控领域的应用较为成熟广泛，而在电气方面虽然有较广泛应用，但在控制安全性、监控及操作这些方面尚需要突破。

在发电厂电气控制系统中，DCS系统主要是有三方面功能。第一，依托DCS系统的逻辑可进行开关的控制，DCS系统内有软手操与硬手操，且开关可以动态显示，可发挥出保护作用，当发电厂电气控制系统出现故障时，可第一时间发出报警信号与显示异常状态。第二，通过DCS系统的软手操，可实现发电厂电气控制系统的调压与调速，并且监控画面上可以显示实时状态信息，便于发电厂电气控制系统实现运行操作和监视。第三，在电气自动化程度不断提高的背景下，DCS系统的应用可以满足发电厂电气控制系统的较多需要，DCS系统可有效实现逻辑判断与逻辑控制，达到全面监督控制的效果，能够因此提高发电厂电气控制系统的运行综合效率。

三、DCS在发电厂电气控制系统中的应用优势

在发电厂电气控制系统中，DCS系统的应用优势可集中体现于四个方面，即开放性、功能性、可靠性、灵活性。

在开放性方面，是指DCS系统的通信方式具有一定的开放性，可以在局域网的支持下实现通信，信息的传输具有高效且可靠的优势，其信息传输过程中并不会影响到DCS系统与发电厂电气控制系统的运行。还有一点，即通过模块化设计，可以较为容易在DCS系统通信网络中加入计算机，进一步为DCS系统的作用发挥提供支持。在功能性方面，将DCS应用于发电厂电气控制系统中，可以有效丰富发电厂电气控制系统的算法，提供顺序控制功能、批量处理功能、连续控制功能，这三大功能对发电厂电气控制系统有重要意义[2]。基于DCS系统，发电厂电气控制系统的控制方式可变得多样化，主要是有五种控制方式，即解耦式、串级式、前馈式、自适应式、预测式。在可靠性方面，DCS系统运行过程中各台计算机可以发挥分散系统控制功 能，系统结构进行容错设计，正是因为如此，某一台计算机在出现运行故障问题时，DCS系统的整体功能发挥不会受到影响。DCS系统所具备的可靠性优势，对于发电厂电气控制系统运行意义重大，可以降低故障风险。在灵活性方面，DCS系统的设计与运行均较为灵活，也因此使发电厂电气控制系统的构成与运行较为灵活。DCS系统运行过程中，组态软件中的硬件组件与软件可以通过灵活方式进行组合，彼此间的连接关系较为多样与灵活，更好满足发电厂电气控制系统的需求。

四、DCS在发电厂电气控制系统中的应用分析

（一）DCS系统控制部分

发电厂电气控制系统中应用DCS时，主要功能是实时监控发电厂各个电气设备的运行状态，对所出现的问题及故障进行集中处理。在整个DCS系统中，DCS系统控制部分是关键所在，要求将DCS系统控制部分有效安装于发电厂主控室，主要是包括外围设备、CRT（阴极射线管）、计算机[3]。CRT的重要作用是显示发电厂电气控制系统的运行状态与参数变化，提供操作方面的指导，并可以针对发电厂电气控制系统给出画面显示与诊断报告。目前来看，发电厂电气控制系统中应用DCS时十分关注现场控制部分，包括检测装置与PLC（可编程逻辑控制器）。PLC可以监控电气设备，采集到的信息可以第一时间进行传输，还能够对电机控制装置进行有效控制，主要是断路器、大功率接触器、显示面板。与此同时，发电厂电气控制系统的压力、流量、温度等均可以被PLC有效监控，各项参数变化可以实时显示。

（二）DCS系统通信部分

为保证DCS系统取得理想的控制效果，一大关键是确保

DCS系统通信部分发挥重要作用。目前来看，现场监控操作单元、主控级网络操作单元均是采用主从工作方式达到通信效果，网络操作单元、现场监控单元分别是主站与从站，各个从站需要有效连接至统一主站，如此可以确保DCS系统的通信效率与质量。主站可以发起通信命令，实现主站与从站之间的通信，两个从站之间无法进行通信，为实现两个从站的有效通信，关键操作是将主站作为中转。在从站的监控单元中，当前是应用PC总线接插板技术，并配置RS-485通信模块。除此之外，为使DCS系统通信部分的应用取得最佳效果，当前强调将抗干扰技术应用于通信模块，主要是光电隔离技术、电源隔离技术，如此可以提高发电厂电气DCS系统通信部分的稳定性与有效性。

（三）DCS系统连接方式

发电厂电气控制系统中应用DCS时，DCS与电气监控系统主要是有两种连接方式，即现场总线连接、硬接线。将两种连接方式有效结合，可提高发电厂电气控制系统运行的稳定性，同时可以确保DCS系统具有良好的抗干扰能力，降低发电厂电气控制系统运行故障风险。基于DCS的发电厂电气控制系统中，大部分工艺联锁和控制相关开关量之间有良好的通信，原因是实现硬接线与通信方式的结合，或者是热工联锁相关电动机回路的硬接线有效保留。当硬接线与通信方式有效结合，可因此取消DCS系统中的I/O卡件、变送器、连接电缆、机柜，能够减少DCS系统运行成本，对于发电厂提高生产效率与经济效益有重要意义。还有重要一点，即基于DCS系统的接入，发电厂电气控制系统的运行信息可以实时呈现，并可以进行发电厂电气控制系统的录波分析、保护定制、事故追溯，方便电力信息的管理。

五、结束语

应该高度重视发电厂电气控制系统中DCS的应用，切实发挥好DCS系统的各方面优势，助力发电厂电气控制系统的高质量运行。当前及后续要充分肯定DCS系统的作用，探索发电厂电气控制方面DCS系统的更多应用要点，后续要进一步注重DCS系统的推广应用，将其更广泛应用在发电厂电气控制系统中，并强调基于DCS提高发电厂电气控制系统标准化管理水平。

参考文献

[1]方吉.大型火力发电厂电气控制系统研究[J].低碳世界,2020,10(12):77-78.

[2]程军.火力发电厂电气控制系统的实现模式及标准化管理对策[J].大众用电,2021,36(06):81-82.

[3]陈金伟,田忠玉,张宇翼.浅谈DCS系统在火电厂电气控制方面的应用[J].电子元器件与信息技术,2022,6(12):97-100.