基于DCS的核电厂电气系统改进和应用

刘海林

摘 要：随着社会的发展，电力行业发展迅速，核电厂的电气控制系统，是保证整体发电水平稳定性与连续性的重要基础。在社会整体信息化水平不断提升的过程中，电气控制系统的智能化程度也得到了相应的提高。文章从DCS系统的概念入手，对其在核电厂的电气控制系统中的应用进行分析，为相关研究提供必要的理论参考。

关键词：DCS;核电厂;电气系统;改进和应用

引言

分散控制系统在核电厂中的应用逐渐增多，但是大部分都集中在核岛和常规岛控制等部分，在电气系统之中的应用较少。这样的现状严重的限制了核电厂反应堆、汽轮机、发电机和电气系统的统一发展，无法有效的促进三者之间的平衡。所以为了能够有效的提高反应堆、汽轮机、发电机和电气系统平衡与完善，必须要增强电气监控系统与核电厂全厂分散控制系统相互融合，共同发展。

1 DCS系统的特点介绍

DCS当前已经被广泛的应用在核电厂和核化工等领域，DCS的主要特点和优势如下：

1）可靠性较高。DCS系统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系统的开放性比较好;

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核电厂控制需求。

2 基于DCS的核电厂电气系统改进和应用

2.1 DCS系统的应用目的

从核电厂角度来讲，应当使日常工作的展开与时代发展保持同步，并且不断的将电气技术系统进行更新升级，以此实现运行过程中的稳定性和完善性，使电气系统的正常运行得到保障。其中，对于DCS系统的应用目的主要有以下几点。第一，可以提高核电厂电气系统的稳定性，使系统的运行过程更加可靠。在具体的运行中，可以利用DCS系统实现原有系统的改造升级，提高整个系统的安全稳定性，并简化工作人员在终端操作中的繁琐环节，通过智能化方式完成对整个系统的控制。第二，电气系统的操作具有一定的复杂性，使工作效率大打折扣。在DCS系统中，加强了计算机智能控制的范围，在整体控制的操作下，完成了集中运行的操作目标。通过DCS系统，将原有系统中的操作集中起来，实现了系统化管理，使工作人员的工作量明显降低，只需要在电脑前就可以完成对所有项目的有效操作。第三，DCS系统是实现电厂电气自动化操作的有效途径，在其提供的监控方法中，可以有效地提高对电气系统各个环节运行的监督、控制水平。因此，电厂的科学化、效率化生产过程离不开DCS系统对整体运行的技术支撑，是提高电厂运行、管理等综合能力的强有力保障。

2.2测点保护

核电厂设备在运行过程中，温度是状态判断的关键数据。例如：反应堆进口与出口温度、辅机运行情况、电气运行状态等等，测点存在于核电厂的每个环节当中。在DCS中，测点反馈的数据已经不仅仅可以用作数据参考，可结合电气控制系統，做到回路保护。例如：一回路平均温度调节系统主要受二回路功率的影响。当二回路功率改变时，如果不做任何调整，则会引起平均温度反向变化，平均温度变化又会引起堆功率反向变化。整个温度控制过程中，DCS通过测点采集温度，然后控制功率调节棒的位置。在核电厂中，热工测点可对自动化控制起到重要作用，需要加强温度测量时的保护。

2.3核电厂电气DCS系统连接方式

从目前DCS在核电厂电气控制系统中的应用情况来看，电气监控系统与DCS连接主要采取两种方式，即硬接线方式和现场总线连接方式。这两种方式都有具体的工作环境要求，所以通常来说，将两种方式相结合，能够有效的提升核电厂电气DCS系统连接的稳定性，提高抗干扰能力，减少了维护与检修的工作量，提高系统运行的安全与稳定。而且这两种方式相结合，能够达到优势互补的目的，减少了核电厂电气DCS系统整体的投资成本。由于大部分工艺联锁和控制相关开关量的通信方式采用了硬接线加通信方式，或者只保留热工联锁相关电动机回路的硬接线，所以存在很多方面的优点。例如，通过硬接线加通信的方式能够取消DCS中变送器、I/O卡件、机柜以及连接电缆等不必要的功能，会减少应用成本，为核电厂电气运行与维护提供了全新的发展平台，并且也能够有效的转变核电厂管理方式，提高核电厂的生产效率。而且通过DCS系统的接入，能够展现丰富多样的信息，保证信息数量的控制系统得到有效扩展。

结语

在我国经济步入新常态的大背景下，电力需求缺口持续扩大，促使电力市场间竞争日益激烈。因此，核电厂秉持具体问题具体分析的工作原则，加大对于融入DCS系统的重视程度，持续优化简化运行维护流程，不断增强电气系统监控水平，消除影响机组运行安全性及可靠性的风险因素，严格控制总体运营成本投入，为核电厂谋取更多的经济效益。

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