发电厂电气自动化中对分散控制系统的应用

杨风军

摘 要：分散控制系统最早是在1985年的美国出现的，已经经历了20多年的发展，其应用越来越广泛，技术越来越成熟。在发电厂电气自动化中的应用，运行效果良好，实现了控制的一体化，和完善的功能，利于机组的稳定运行，可以为火电厂创造更好的经济效益和社会效益。对分散控制系统在发电厂电气自动化中的应用进行分析。

关键词：发电厂 电气自动化 分散控制系统

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-073-02

20世纪80年代末至90年代初期，分散控制系统（DCS）在单元机上获得了广泛的应用，目前分散控制系统技术已经日益成熟，并广泛应用在了火电厂的电气自动化控制中。本文对分散控制系统进行阐述，并分析了DCS系统的特点，并对其在火电厂电气自动化中的应用进行研究。

1 分散控制系统的设计

2 分散控制系统的特点

（1）可靠性高。分散控制系统采用的理念为分散结构，有助于确保系统可靠性。分散结构主要表现在系统功能分散和地理位置分散两方面。采用这种分散结构能够将系统危险性进行分散，局部设备发生故障的情况下不会对其他部分正常运行产生影响。另外，关键设备进行冗余配置是确保系统可靠性的一项有力措施。对控制器、电源、通信设备等实施冗余配置，当主设备出现故障，后备设备可接替其工作，能够将系统可利用率进一步提升。DCS系统中还采用了一些模块化、标准化的软件，也有助于保证系统的可靠性。

（2）监视性能好。分散控制系统利用高智能操作员站实现过程现场的监视及操作，且具备较友好的人际交互界面，能进行直观观测。

（3）扩展性能好。通常情况下系统采用的是递阶数据通信网络，可实现通信分层化。系统构成相对较灵活，硬件高度集成化，设备接口模块化、标准化，均提供了较好的扩展性能。

（4）编程容易。编程采用的是控制图形界面及功能码控制组态，可自动生成执行文件。对用户的编程能力要求较低，只需掌握填表、作图进行组态的方法即可，且应用程序质量可靠。

（5）系统维护方便。微处理器均有自诊断功能，应用程序执行间隙同时也进行自侦段程序的运行，对硬件的运行状态进行扫描，发现异常现象会及时报警，亮指示灯提示出现异常的部位和性质，系统维护时间短。模件为可带电插拔、接插结构，种类少，维护方便。

3 分散控制系统在发电厂电气自动化中的应用

采用常规方法进行划分，那么发电厂电气自动化设备主要是被分为两部分，其中一部分的单元机组电气部分，另外一部分是电厂网控部分。如果是从机炉电一体化控制的设计原则以及相关要求来看的话，不管是单元机组电气化部分，还是全厂网控部分，都应该是在DSC的范围之内。那么关于发电厂电气自动化系统的设计采用的是分层分布分散全微机的自动化技术，系统构建于DCS系统平台基础，并将各台机组DCS系统进行相接，对控制系统平台进行集中的一体化控制，充分满足了集中管理、分散控制的要求。某发电有限公司将单元机组电气部分与电厂网孔部分同时纳入DCS设计，将常规电厂网控室取消，集中在中央控制室进行控制，由NCS（网控自动化控制系统）对升压站、公用电气系统进行控制检测。此时控制系统主要需要考虑其中1台机组停机时不能对NCS产生影响，而且还要确保2台机组上的DCS都可以对电厂的公用系统运行状态进行检测。因此电气控制系统纳入DCS后主要的硬件系统问题时NCS合理配置问题。因此综合考虑之后，选用1号机组、2号机组DCS和NCS相对独立设计。

整个分散控制系统的核心为实时通信网络，它将OPU（操作员站）、ENG（共层师站）、DPU（过程控制单元）及HSU（历史数据站）等节点进行连接，实现控制指令、组态信息、实时数据的高速传递。采用A网、B网总线结构，传输介质采用同轴电缆，利用以太网进行管理，传输方式为：CSMA/CD。实现了10Mb/s的实施网络通信速率。所有的人机接口站还形成了一个通信网络C网，采用IP通信协议实现电厂管理信息和各种文件行数据的传输。极大的提高了实时通信网络可靠性，降低了其负荷率。

该工程单元机组ECS和网控NCS调试之后逐步投入运行，经运行结果表明，系统监视回路指示正确，运行无异状，控制电气设备的操作可靠稳定且逻辑闭锁功能并无异常情况，实现了100%的正确率和100%的投入率，对监视单元机组与电厂网孔电气设备控制操作、运行情况及保护闭锁等要求均达标，而且在DCS中纳入电厂网孔系统还实现了火电厂的控制一体化，优化了电厂的控制系统结构组成，确保功能更加完善，对机组稳定运行有利，还便于进行维护，因此该项工程实践具有可行性且意义重大。

4 总结

DCS系统是一种将显示技术、计算机技术、通信技术和控制技术充分结合在一起，将不同地方、功能的计算机连接，实现的高可靠性、高性能的计算机控制系统。具有高可靠性、监视性能好、扩展性能好、编程容易、系统维护方便等优点。本文结合应用实例，分析了分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用，经结果表明运行效果良好，同时还实现了控制的一体化，实现了更完善的功能，利于机组的稳定运行，可以为火电厂创造更好的经济效益和社会效益，因此在发电厂电气自动化中应该进一步对分散控制系统进行广泛的应用，以提高发电厂电气自动化安全性和稳定性。

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