歐貴臣

摘 要：就目前而言，火電仍然是我國(guó)電力行業(yè)中最為基礎(chǔ)同時(shí)也最為重要的發(fā)電形式。在不斷的發(fā)展過(guò)程中，火電廠逐漸實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化，分散控制系統(tǒng)也因此得到了普及和應(yīng)用。本文結(jié)合分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，對(duì)其在火電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：分散控制系統(tǒng)；火電廠；電氣自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的加快，不僅促進(jìn)了人們生活水平的提高，也使得社會(huì)對(duì)于電能的需求持續(xù)增大，作為我國(guó)電力行業(yè)主力的火電廠也面臨著新的發(fā)展形勢(shì)，應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電廠的自動(dòng)化控制，對(duì)于提升電廠管理水平而言非常重要，需要電廠管理人員的重視。分散控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，為火電廠的電氣自動(dòng)化提供了新的推動(dòng)力。

1.分散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述

分散控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)DCS，也可以稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)或者分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，屬于一種全新的儀表控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，引入了控制分散、管理集中的基本思想，以多層分級(jí)以及合作自治的結(jié)構(gòu)形式，可以實(shí)現(xiàn)集中管理以及分散控制功能，在電力、石化、冶金等領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。

2.分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

2.1 分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

分散控制系統(tǒng)本身具備極強(qiáng)的自主診斷功能，搭配相應(yīng)的診斷模型組件以及冗余配置，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自主診斷和治理，可靠性和穩(wěn)定性較好。分散控制系統(tǒng)具有幾個(gè)非常顯著的特點(diǎn)，一是分布性，通過(guò)分散控制，可以對(duì)系統(tǒng)中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患進(jìn)行分散，減少其對(duì)于系統(tǒng)的威脅，促進(jìn)設(shè)備利用率的提高；二是分級(jí)性，通過(guò)分級(jí)，可以在保障系統(tǒng)不同部分之間相互協(xié)調(diào)的同時(shí)，減少和避免設(shè)備沖突問(wèn)題，可以有效提升設(shè)備的利用率及使用壽命；三是開(kāi)放性，分散控制系統(tǒng)本身具有的開(kāi)放性，使得用戶(hù)可以根據(jù)自身需求，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)更具適應(yīng)性；四是互調(diào)性通過(guò)集中的中央控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于采集站的監(jiān)視和管控，這也是分散控制系統(tǒng)中最為核心的內(nèi)容。

2.2 分散控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

相比較傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，分散控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，一是功能完善，從實(shí)際需求出發(fā)，分散控制系統(tǒng)集成了操作顯示、信息檢索、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等基本功能，同時(shí)還增加了歷史記錄、操控指導(dǎo)、制表記憶等高級(jí)功能，可以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求；二是操作簡(jiǎn)單，完善的功能為工作人員開(kāi)展監(jiān)測(cè)管理工作奠定了良好的基礎(chǔ)，只需要做好系統(tǒng)側(cè)的操作，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于火電廠生產(chǎn)過(guò)程的分析和判斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行處理；三是層次分明，分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備儀器的相互連接，保證了信息的交換和共享；四是自動(dòng)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)儀表進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)控制，在充分保證調(diào)節(jié)精度的同時(shí)，還可以提升設(shè)備的運(yùn)行效率，減少不必要的能源浪費(fèi)。

3.分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

在火電廠電氣自動(dòng)化中，分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以保證良好的控制效果，提升火電張運(yùn)行管理的質(zhì)量和水平。

3.1 監(jiān)督控制系統(tǒng)

利用分散控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于火電廠正常運(yùn)行過(guò)程中的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的監(jiān)督管理，通過(guò)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，排除不合格產(chǎn)品，還可以在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步針對(duì)超規(guī)超限問(wèn)題發(fā)出告警信息，提醒現(xiàn)場(chǎng)管理人員的注意，保證火電廠的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。從火電廠自身的角度分析，必須重視監(jiān)測(cè)與管理工作，在監(jiān)控過(guò)程中，依照相關(guān)需求，將參數(shù)輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中，確保監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)作。在這個(gè)環(huán)節(jié)，必須保證各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，要求生產(chǎn)活動(dòng)的實(shí)際數(shù)值處于參數(shù)范圍內(nèi)，才能夠保證作業(yè)系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

在火電廠中，分散控制系統(tǒng)可以結(jié)合總線(xiàn)式結(jié)構(gòu)，構(gòu)建起實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，然后在通信系統(tǒng)中，結(jié)合無(wú)源無(wú)主同軸電纜，利用工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類(lèi)信息的采集、分析、整理和共享，為火電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。通過(guò)對(duì)通信協(xié)議的選擇和調(diào)整，可以視線(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，保障了信息傳輸?shù)募皶r(shí)性、流暢性和高效性。同時(shí)，從火電廠電氣自動(dòng)化作業(yè)的實(shí)際需求分析，還可以構(gòu)建起相應(yīng)的非實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)一些實(shí)效性要求不高的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞，減少對(duì)于通信帶寬的占用。

3.3 安全防護(hù)系統(tǒng)

安全防護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行效果關(guān)系著火電廠的生產(chǎn)安全，其重要性不言而喻。而想要保證安全防護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，需要實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中輸入一系列的條件，要求這些條件必須與具體的安全隱患一一對(duì)應(yīng)。在條件輸入到系統(tǒng)后，可以啟動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)揮出安全防護(hù)系統(tǒng)的功能。應(yīng)該注意，安全防護(hù)系統(tǒng)必須與監(jiān)督控制系統(tǒng)保持同步運(yùn)行狀態(tài)，在開(kāi)展實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控的同時(shí)，安全防護(hù)系統(tǒng)可以針對(duì)火電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行全面的掃描和識(shí)別，以保證作業(yè)安全。

4.實(shí)例分析

4.1 工程實(shí)例

以某新建火電廠為例，對(duì)分散控制系統(tǒng)在其電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。最近幾年，伴隨著社會(huì)對(duì)于電力需求的不斷增加，我國(guó)的火電事業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也暴露出許多的問(wèn)題，如資源浪費(fèi)嚴(yán)重、工作效率低下等，現(xiàn)有的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足電廠發(fā)展的實(shí)際需求。對(duì)此，在新建火電廠的規(guī)劃建設(shè)中，需要立足實(shí)際需求，聘請(qǐng)專(zhuān)家技術(shù)人員進(jìn)行分析，利用分散控制系統(tǒng)，進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)集中管理和分散控制，以確保電廠的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

立足電廠的實(shí)際情況，最終選擇分別對(duì)兩個(gè)機(jī)組的DCS和NCS進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：NCS系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制站、端子柜、操作員站以及擴(kuò)展繼電器柜構(gòu)成，采用A網(wǎng)+B網(wǎng)的雙網(wǎng)控制總線(xiàn)連接，構(gòu)成分散控制系統(tǒng)，以確保網(wǎng)控部分的相對(duì)獨(dú)立性?？紤]到軟件系統(tǒng)采用的是開(kāi)放式系統(tǒng)，可以結(jié)合信息網(wǎng)絡(luò)，將機(jī)組的DCS與IP通信協(xié)議連接在一起，在OPU上顯示DCS和NCS系統(tǒng)，從而保障了數(shù)據(jù)的共享性。系統(tǒng)供電采用的是兩臺(tái)單元機(jī)組共同饋電的方式，可以實(shí)現(xiàn)電源的相互切換，這樣，即使其中一臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)故障或者停機(jī)檢修，也可以保障NCS系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在DCS系統(tǒng)中，設(shè)置有單元機(jī)組ECS，該子系統(tǒng)包括了現(xiàn)場(chǎng)控制站、端子柜以及擴(kuò)展繼電器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制和調(diào)節(jié)。

4.3 運(yùn)行效果

在設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過(guò)調(diào)試，將系統(tǒng)投入到了電廠的電氣自動(dòng)化控制中。經(jīng)過(guò)近一年的試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)正常運(yùn)行，監(jiān)視回路顯示正確，電氣設(shè)備的操作控制穩(wěn)定可靠，邏輯閉鎖功能不存在異常，正確率和投入率均達(dá)到了100%。同時(shí)，對(duì)于電氣設(shè)備控制操作、單元機(jī)組在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等都達(dá)到了預(yù)期的要求，將網(wǎng)控系統(tǒng)納入到DCS系統(tǒng)中的做法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于火電廠的一體化控制，對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)其功能進(jìn)行了豐富和完善，不僅保障了機(jī)組的可靠運(yùn)行，而且為維護(hù)檢修的工作提供了便利，運(yùn)行效果良好。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，將分散控制系統(tǒng)應(yīng)用到火電廠電氣自動(dòng)化的控制中，可以有效地提升自動(dòng)化水平，通過(guò)集中管理和分散控制的方式，滿(mǎn)足了電廠自動(dòng)化生產(chǎn)的控制要求，為火電廠的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供了良好的保障。對(duì)于電力部門(mén)而言，在推進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)該積極探索電氣自動(dòng)化與分散控制系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，加快火電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)改造速度。

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