DCS控制系统在电力系统方面的应用

王喜燕 索娜

摘要：新时期新经济形势下，随着我国社会经济的持续增长，各产业部门生产方式也在逐步转型中，作为推动工业发展的基础性产业，电力产业的发电及服务质量凸显得越来越重要，人们也开始逐渐重视电力行业的发展，在这种经济环境下，DCS控制系统的研究也备受关注。在实践应用中，DCS控制系统是发电厂、变电站等电力系统得以稳定运行的核心关键环节，DCS控制系统性能的优劣，在很大程度上直接关乎着整个发电机组的安全运行状况。据此，重点从DCS改造设计层面出发，简要探讨分析DCS控制系统在电力系统中的嵌入与应用。

关键词：DCS控制系统；电力；改造设计；数据采集系统

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.13.099

1 DCS控制系统的功能

DCS-（Distributed Control System）是一种分散式的控制系统，在我国业内，一般将其称之为“集散控制系统”。在其系统内部设备技术构造上，包括计算机-（Computer）、通讯-（Communication）、显示（CRT）、控制（Control）等技术，该4C信息技术，集中体现了一种控制思想，简单一点讲就是分散控制、分级管理、集中操作，最终实现灵活配置。DCS控制技术目前被广泛应用于各工业生产领域，比如化工厂、电厂等。

在工业生产领域应用中，DCS控制系统的功能主要包括四类，分别是DAS功能（数据采集控制）、SCS功能（顺序控制）、DEH功能（纯电液控制）、FSSS功能（炉膛安全监视）。其中，DAS控制系统的功能作用主要体现在对数据信息的收集、处理，在过程中包括CRT显示、信号预处理输入、安全警报、事故顺序记录以及人机远程联系控制等；SCS系统的功能主要作用于汽轮机给水泵层面上，内部两项功能分别是减温水电动门控制、辅机保护等；DEH系统的功能，重点在于急速挂闸、暖机，或者升速控制等；FSSS的功能，即安全监视，包括磨煤机启动，机组关停控制，炉膛吹扫等，最主要的是可以快速火检冷却、锅炉报警。

2 实例探究——以北方XX电厂#2机组DCS系统为例

2.1 机组DCS控制系统现状

XX电厂#2机组，在2002年A检时，对整个控制系统进行了重新改造设计。在当时电力控制系统改造设计过程中，最终所选用的控制系统是北京日立华盛控制公司研发设计出来的HIACS-3000，由于该控制系统属于上世纪八九十年代研发的产品，在技术层面上，以及控制思想设计上都比较落后，存在部分技术上的缺陷，因此经常出现POC站死机的情况，并且网络通讯速度相当缓慢。与此同时，该机组包括主控制器、从控制器在内，设备本身性能上就存在一定的缺陷，并且它们在后续运行与相互切换的过程中，经常发生内部数据信息传输错误或者数据跟踪错误、数据丢失等情况。除此之外，还包括其他一些问题，比如电源配置结构不完善、控制系统警报设计失灵、系统自动诊断故障的效率与能力较为低下、CRT操作存在失灵情况、H-3000系统控制器可靠性较差。

该机组及相关辅助设备在改造设计前运行情况介绍如下：首先该机组总控制系统选用的为HIACS-3000，同时，该控制系统在日常运行过程中，所选用的控制器为HISECO4-M/F。数据处理中最快运算周期为50ms，网络配置为双层，在信息传输连接层面，主要是在中间以网络桥接的形式，通讯速率为0.5Mbps。

2.2 DCS电力控制系统改造设计

首先，制定并选择DCS控制方案。在DCS控制系统改造设计方案选择中，备选了两套方案，即两套DCS控制系统，经过综合考虑分析，最终选用了由艾默生过程控制公司研发设计的控制系统（Ovation）。在#2电力机组DCS控制系统的改造设计当中，本次所选用的系统（Ovation）是一种集合了4C技术的最新型集散控制系统，内部安装的奔腾处理器设备。基于技术上的完善化，该控制系统首先解决了之前所存在的网络通讯问题、数据传输丢失和错误问题，以及容量存储空间不足等问题，其优势就是高网络速度、高容量。在站点设计层面，其主要包括有历史站点、工程师站点、SIS接口站点、智能设备管理站点等。该DCS控制系统的控制站，主要由以下部件来组成，即机柜、I/O模件、电源设备、控制器，其中，每一个机柜内部都安装设计了32个I/O模块。

其次，系统结构、控制器、DAS改造设计。在系统结构设计层面，DCS控制系统主要采用的是FDDI高速光纤网络，将其设计为控制级网络，同时，系统内的控制站，其功能处在独立状态，与其余各站点建立网格式的协助关系，详见图1。

在基本控制器的设计与使用层面，如图1所示，使用的是H-5000M高速控制器，性能稳定、运行可靠、数据传输更加快速，完全可以满足机组设备运行工作与生产发电的需要。在编程控制方面，嵌入的是超高性能的R-600CH编程处理器，同时选用的CPU嵌入了4C技术。

在DAS（数据采集控制系统）改造设计层面，#2机组DCS控制系统内部结构经过重新改造设计之后，DAS功能包括有显示功能、记录功能、历史数据存储功能、历史数据检索功能，最为关键的一项核心技术则是机组在运行中，实时获取到的数据指标可以在线对其性能进行计算，而DAS系统在线性能计算出来的结果，能够在CRT上予以实时显示出来，并且可以打印记录。

3 结语

进入到二十一世纪以来，伴随着社会经济的快速发展，以及工业总产值、总规模的不断壮大，国内电力产业的发展也取得了一个新高峰。现阶段，随着国内电力行业产业化深度改革，市场竞争也日益加剧，在这种情况系，各电力企业也逐渐将经营管理重心倾向技术研发与创新层面，与以往单纯注重企业市场利润，将发展的重点转向对生产过程的控制中来。因此，当前国内电力企业更加注重对生产过程的监视，在这种情况下，DCS集散控制系统的性能要求也相应的提升，从之前就地控制阶段发展成为现在的集中控制阶段，尤其是在当前新知识经济时期，集中控制阶段正逐步升级为计算机控制阶段。

参考文献

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