DCS系统在火电厂电气控制中的应用

段虎林

摘要：随着社会总体生产力的持续提高，以及电气设备的更新换代，火力发电厂在运营生产过程中，对电气控制水平及效率不断提出更高的要求，以保障火电厂的发电效率与经济效益。在这一背景下，DCS系统在火力发电厂电气控制领域中得到广泛应用，发挥出显著应用效用。而本文为进一步提高DCS系统在火力发电厂电气控制领域中的应用价值、拓宽新的应用范围，因此也对DCS系统的主要应用特点、应用必要性、应用方向及要点等多方面问题开展以下探讨。

关键词：DCS系统;火力发电厂;电气控制

引言：DCS系统也被称作分散控制系统，其控制原理是以高度集成的微型中央处理器为核心基础，并遵循电气控制功能模块分散、整体操作集中、分而治之及综合协调等多项控制原则，构建起多级分层、协调自治的，类似金字塔般的火力发电厂电气控制系统结构，更为适用于当前火力发电厂的实际生产及电气控制情况。

一、DCS分散控制系统的应用特点

1.高容错性特点

在DCS分散控制系统结构中，系统全部功能模块并非完全集中于单一的各类计算机设备，抑或是单一中央微型处理器，而是由多台微处理器设备共同作为核心基础，而实时数据库在其中发挥出中心纽带的作用，各台位处理器设备与执行代码都在实时数据库中进行采集汇总、控制输出、算术运算，而各台微处理器设备的任务功能相对较为单一。在这一系统结构中，如若各台微处理器设备出现运行故障问题时，并不会对整体系统产生严重的干扰影响，且微处理器设备的运行稳定性也有显著提升。

2.高开放性特点

在我国DCS分散控制系统发展过程中，逐渐呈现出系统功能模块开放式发展的趋势。在DCS分散控制系统早期发展阶段中，传统系统结构相对较为封闭，不同制造商、开发商所组建的DCS系统各项功能模块之间缺乏互通性，很难相互兼容。而在我国DCS分散控制系统发展中，则逐渐赋予用户更高的自主控制权限，可结合不同火力发电厂的电气系统实际运行情况、具体控制要求，将不同规格型号的设备与各功能模块接入DCS分散控制系统中，并实现对系统集成度的进一步提升。

3.数字化特点

在DCS分散控制系统硬件结构中，在火力发电厂作业现场环境中配置了多台现场控制单元及智能仪表，以实现对火力发电厂电气系统实施运行情况、设备参数的全面监测，并在其基础上结合相应系统控制规则进行算术运算，最后制定、下达各项系统控制指令。而DCS分散控制系统的硬件设备普遍具有高度智能化，以及配备双向通信、智能诊断等功能模块，推动了DCS系统的数字化发展。

二、DCS分散控制系统应用的必要性

1.对火力发电厂电气控制实时监测水平的优化

在我国大多数火力发电厂运行发展过程中，虽然传统电气控制系统结构中普遍配置了系统实时监测功能模块，对于系统的整体实时运行状况、各类电气设备的运行参数有着直观了解，但普遍存在着实时监测水平较低的问题，所配置的传统监测仪表设备、信号灯的运行稳定性、监测精度等都有待进一步优化。而在这一背景下，对DCS分散控制系统的应用，则通过对系统各操作员站、现场控制单元的组建，大幅提高了火力发电厂电气控制系统的实时监测水平，不但做到了对整体非电器系统运行情况、各台电气设备运行参数的快速、准确测量，还由于各火力发电厂DCS系统现场控制单元与管理级之间选用了总线连接形式，从而增设了信息实时交互功能模块，进一步提高了系统监测水平。

2.优化系统运行稳定性

相较于我国大多数火力发电厂的传统电气控制系统而言，DCS分散控制系统通过对冗余控制系统的组建，将火力发电厂传统电气控制系统中的固态控制功能淘汰，推动了整体系统的数字化发展，以及系统运行稳定性也有所优化。例如在应用DCS分散控制系统的基础上，火力发电厂传统电气控制系统中的部分操作终端得到简化，并从而避免了部分系统运行故障问题的出现。

3.推动火力发电厂电气控制系统的一体化发展

由于DCS分散控制系统具有高开放性应用特点，可以将各功能模块、设备接入DCS系统，且并不会对系统运行情况造成负面影响。因此在火力发电厂电气控制领域中，对DCS系统的应用，则实现了对火力发电厂电气控制系统操作、监控的集控运行，对系统的整体运行情况有所全面了解、控制。在一定意义上讲，对DCS系统的应用，推动了火力发电厂电气控制系统的一体化发展。

三、DCS分散控制系统在火力发电厂电气控制领域中的主要应用方向

1.系统测量

借助于DCS分散控制系统中的硬件结构，对火力发电厂各类电气设备的实时运行参数，线路电流电压以及电气系统的整体运行状态加以实时测量。

2.参数变化检测

在火力发电厂电气系统运行过程中，如电压、电流、功率等电气参数会不断变化，而在各类电气参数出现异常变化问题时，往往会引发各类火力发电厂电气系统运行故障问题的出现。而DCS系统主要被应用于对火力发电厂电气系统各项电气参数的变化监测应用方向中，及时掌握电气参数变化异常问题，并采取相应预防措施。

3.系统运行操作

相较于我国大多数火力发电厂传统电气控制系统而言，DCS分散控制系统的操作量及参数调节较少，而在出现各类系统运行问题时，所配置的系统保护装置与诊断功能也会对问题的主要成因进行快速分析，并及时采取相应解决措施。因此DCS系统也主要被应用于火力发电厂电气系统的运行操作控制方向中。

四、DCS分散控制系统在火力发电厂电气控制领域中的应用要点

1.配合设计

在DCS分散控制系统的设计、组建阶段中，系统软硬件结构、规模等都具有较高的专业要求，很少会涉猎到电气、热控二者专业之间的设计配合，这也导致部分火力发电厂所设计、组建的传统DCS分散控制系统存在软硬件结构之间适配性不足、逻辑性不强等问题。因此在DCS分散控制系统的设计、组建环节中，需要结合火力发电厂电气系统运行情况、实際控制要求，开展电气、热控二者专业的配合设计工作，以实现对系统逻辑性、软硬件结构之间适配性的共同提升。

2.功能分配

相较于传统DCS分散控制系统，以及其他各类火力发电厂电气控制系统而言，当前所配置DCS分散控制系统在结构设计、系统组建后较长一段时间内都不会开展二次设计与系统调配作业。而在部分火力发电厂运行过程中，所配置DCS分散控制系统存在着功能模块分配不合理问题，并对系统运行效率造成严重影响。针对于此，则需要在将DCS分散控制系统接入火力发电厂电气控制系统环节中，结合实际情况与系统控制要求，对DCS分散控制系统的功能模块进行重新分配。

3.DCS分散控制系统调试

在DCS分散控制系统接入火力发电厂电气控制系统的前后阶段中，系统调试流程步骤、配合要求都有所不同。相较而言，在系统接入前，由于调试人员普遍由热控、电气专业人员所构成，具有高度专业素养，因此系统调试作业的分工配合较为合理、系统调试作业质量较佳。但在系统接入后，由于部分系统调试人员对火力发电厂的电气控制系统缺乏深入了解，有可能导致部分问题的出现，并降低系统调试作业质量。针对这一问题，则需要在DCS分散控制系统的前后阶段中，结合实际情况与系统调试工作专业要求，对调试人员配置结构进行适当调整，以保障在系统调试阶段中，做到对功能模块的合理分配，以及对调试功能的全部发挥。

参考文献：

[1]郭瑞萍，柳龙.DCS系统在火电厂电气控制方面的应用探讨[J].科技创新与应用. 2013（26）

[2]张永远.火电厂电气控制系统[J].中外企业家. 2014（26）

[3]邵浏睿.火电厂DCS分散控制系统的故障及预防分析[J].中国新技术新产品. 2018（05）