火力发电厂DCS与电气控制融合的分析

樊屹喆

摘要：火力发电厂的电气控制模式与DCS系统密切相关，它也越来越广泛地应用于火力发电厂的电气控制过程，其应用技术也越来越成熟。DCS系统是在计算机局域网的研究和开发的基础上开发的计算机（或微机）控制系统，与计算机集中控制系统相比，它具有将局域网转变为实时，高可靠性的网络控制系统的特点，可以应用于过程控制系统。火力发电厂发电机组控制与DCS系统融合历经数十年发展，二者间呈现密切联系的关系，DCS系统能明显增强网络系统的控制力度，确保系统运行的稳定性及可靠性。以火力发电厂电气控制为切入点分析其融合DCS系统的必要性，就具体的融合措施进行深入探究，旨在为相关从业人员积累更多的实践经验。

关键词：火力发电厂;DCS系统;电气控制

受发电厂电气控制系统自身特殊性的影响，大量设备采取独立专用控制设备或智能测控装置，例如：故障录波装置、自动励磁装置（AVR）、厂用电快切装饰（ATS）、发电机自动同期装置（ASS）及发变组保护装置等。设备中硬件软件技术处于发展成熟阶段且具有较强的专业性，但是DCS系统中硬件配置标准尚未达到专用控制设备的技术要求，DCS系统无法完全替代专业专用装置。此外，火力发电厂电气控制系统与其热工控制系统间存在着明显差异性，例如：DCS系统注重控制逻辑搭建的合理性与严密性，而电气控制系统的反应速度要求相对严格，特别是电气信号变化速率普遍为毫秒级。

一、DCS控制系统概述

1.1DCS基本原理

DCS又称分布式控制系统，是一种新型电气控制系统，该系统的出现有效的弥补了传统控制系统的不足。DCS控制系统主要是由计算机、通信设备、显示设备以及控制设备这四个部分组成的。在火电厂中，DCS控制系统根据电厂生产特点划分为几个独立的子系统，各个子系统之间协同工作，各自根据功能完成相应的任务。

1.2DCS系统的特点介绍

（1）可靠性较高。DCS热控系统的热控工作不是由单独一台计算机完成的，而是由多台计算机共同实现的。如果某个计算机出现故障，不会导致整个控制系统崩溃。此外，每个独立系统的任务分散，单个计算机只需负责单一任务，便于依据用户功能需求进行系统结构设计，这也在很大程度上提升了每台计算机的可靠性。（2）开放性较广。DCS系统具备模块化，开放性和标准化的特点。如果需要扩展或更改电气系统，可以通过激活新的计算机访问系统信息网络将其从系统中移除，它不会影响其他系统的工作，因此DCS系统的开放比较好。（3）系统运行灵活。DCS系统结构是基于控制应用对象的软硬件组合，DCS系统要经过测量与控制信号以及相互连接来建立关系，采用合适的算法控制规律进行应用，需要应用的监控画面是由从图形库调用的相关图形组成，控制系统可以根据需求较为方便的构成，以实际需要进行系统的运行控制工作，系统运行极为灵活，从而能够很好的满足电厂热工控制的需求。

1.3DCS系统在火电厂应用的必要性

随着电力系统的不断发展，基于电气行业开发了比较完善的电气二级专业技术和管理模式，例如，当前应用较为普遍的火力发电厂电气自动化管理模型。从管理层而言，火电厂的电气专业系统是独立的，与网络和计算机技术有一定的差距。为了弥补这一差距，研究人员提出将DCS系统应用于火力发电厂。DCS系统的应用使火力发电厂系统更可靠，并避免由于硬接线和按钮而导致的故障。DCS系统的内部逻辑非常紧凑，原始继电器模式或固态逻辑可以由控制系统代替，这降低了由于误操作而导致故障的可能性，提高了整个系统的可靠性和安全性。通过DCS系统，将电气监控系统和电气操作设计为一个单元，对机组的运行状态进行整体监控，提高集中控制的能力。通常，DCS系统提高了火力发电厂运行的整体控制和自动化水平。

二、火力发电厂电气控制融入DCS系统的必要性

2.1实现集控运行

一般说来，DCS系统的运行流程囊括电气系统监控及操作等环节，基本实现与机组控制系统共同形成综合自动化控制系统的目标，甚至于在任意DCS终端上管理人员都能结合相应的操作标准实时监督控制所有机组。同时，DCS系统融入后所有管理人员不得脱离具体工作需求采取相应的干预措施，充分发挥DCS系统的作用，实现实时监督控制火力发电厂全部单元机组的目标，真正意义上做到集中控制，确保火力发电厂机组运行的稳定性。此外，受DCS系统自身可靠性较高的影响，能替代原有继电器及固态逻辑用于配置冗余等传统形式的控制系统，大大提高控制可靠性减少相应的操作终端数量。

2.2增强监控能力

假设所有的发电机组均搭載最为先进的监控工具能取得令人满意的控制效果，特别是平台达到高水平控制效果目标后能促使总体发电机组向综合自动化方向转变，大大提高现有的发电机组管理水平，而DCS系统融入火力发电厂电气控制系统后能清晰显示系统运行状态及运行参数，帮助相关管理人员纠正其操作行为，实现监控电气控制系统的目标，真正意义上做到机组综合自动化运行，满足厂级运行管理的要求。受DCS系统自身具备联动逻辑的影响，普遍设置操作闭锁或操作准许检查逻辑等环节，最大程度上降低人为操作出现各种失误的发生率。

2.3提升自动水平

与其他类型系统相比，发电厂内部电气控制系统存在着本质性区别且大多数应用设备具有智能监控的作用，其自动化水平相对较高。受现代化技术蓬勃发展的影响，DCS设备类型日益多样且对外通讯接口数量大大增加，而DCS系统与电气控制系统相结合基本能实现火力发电厂所有设备一体化控制的目标，大大提高火力发电厂的管理水平。同时，融入DCS系统后仅仅需要工作人员进入控制室予以总体性调节，不只能保证火力发电厂各种机组始终处于稳定运行状态，更能减少人力资源浪费，大大提高各个部门的工作效率。此外，融入DCS系统后能快速识别不符合技术标准的配件予以及时剔除，大大压缩库管成本投入。