浅谈火电厂的电气控制与DCS系统

摘要：火电厂的电气控制方式与DCS系统的关系十分密切，DCS应用在火电厂发电机组控制中已经有近1 0年的历史。它在火电厂的电气控制过程中应用的方面也越来越广，它的应用技术也越来越成熟。DCS系统是在以计算机局域网的研究开发基础上发展的一种相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它具有把局域网变成实时性强，可靠性高的网络控制系统的特点。可以应用于过程控制系统。本文将简单解析DCS系统在火电厂的应用。

关键词：火电厂；电气控制；DCS系统

电气系统的自动化水平高低是决定整个火力发电厂的运行水平的。在发电厂中引入DCS系统来对电气控制系统进行监控，是火力发电厂提高自身机组运行的可靠性与经济效益所采用的一种控制模式，由于DCS控制系统利用高端的计算机技术集中控制生产过程的操作、管理、监管及分散控制等方面。所以DCS系统既完全等同于集中式控制系统，也不等同于分散的仪表控制系统。由通信网络技术、计算机技术、信号处理技术、测量控制技术等相互渗透发展成具有集中操作、配置灵活、分散控制、分级管理、组态方便的特点的DCS系统。

一、发电厂电气控制纳入DCS控制系统的作用

（一）机组完全集控运行

DCS将涵盖全部电气系统的监控和操作，还将与机组控制系统共同构成综合自动化系统，在任意DCS的终端运行人员都可以对整个机组进行监控和干预，因而达到对所有单元机组运行监控的真正意义上的集中控制。

（二）提高电气控制的可靠性。

DCS系统是具有较高可靠性的特点的系统。DCS系统不仅可以将原有的继电器和固态逻辑用配置冗余等形式的控制系统来取代。在提高控制的可靠性的基础上来减少一部分操作终端。由于自身的具有联动逻辑，并设有操作闭锁和操作准许检查逻辑，因而减少了人为操作的失误几率。

（三）完善电气系统的运行监控能力

将所有的发电机组都采用最先进的监控工具来达到高水平效果，在达到这一目标后，将有利于发展整个发电机组的综合自动化，提高现有管理水平。DCS系统已经纳入了电气控制系统中重要的状态显示与运行参数及操作等环节，实现了DCS对电气系统的控制与监视。很好地实现了整个机组的综合自动化和厂级运行管理。

二、火电厂电气控制系统纳入DCS控制系统的实现

（一）如何正确选择DCS控制系统

为了正确选择DCS控制系统就要首先明确一些必要的要求，第一，DCS在其他火电厂使用时是否经常存在如硬件损坏的问题，如控制终端脱网等。第二，DCS系统的抗干扰能力强弱。如系统的抗干扰能力较弱，运行维护过程中就容易出现信号被外界信号干扰而误发信号，因而导致停机停炉的情况发生。第三，DCS控制系统是否可以在线维修。第四，DCS控制系统软件功能是否足够大。控制系统的软件组态的功能块的种类是否能够适用于DCS各种功能的需要。同时也不会因为软件原因出现系统死机问题。

（二）根据单元机组的运行特点进行分配

在火电厂的实际运行中采用将整个发电机的变压器组和厂内电源等电气系统的控制都纳入DCS监控的方式。包括升压站和电厂内所有主厂房电气控制系统，主要的系统可以归纳为：高压启备电源系统、发变组系统、高压厂用电源系统、柴油发电机组和保安电源、发变机励磁系统、自动同期系统、直流系统、UPS系统、低压厂用电源系统、厂用电快切系统。电气控制系统主要保护安全自动装置完全要求DCS系统来实现其功能还有一定的难度，而且费用较高所以并不提倡通过DCS实现，其装置仍保留，但和DCS之间也要留有接口，常规上采用硬接口。

（三）DCS系统实现电气控制的基本原则

电气控制主要是应用原有的专业微机数字化装置来实现功能。如发电机励磁调节、故障录波等装置和系统的动作结果、工作状态、经过装置处理后数字化的输入信息，就是通过通讯方式送入DCS中的，而且要确保控制系统在功能自成安全独立运行的系统，脱离DCS，在没有外部干预的情况下来保证电气系统的运行安全。电气控制系统的运行情况和电气控制系统的其他运行过程的信息的输出、记录、报警都在DCS系统中进行，它的信息处理方式和热工信息相同，都是实现画面的显示、打印输出和声光提示各自远程操作进入DCS，操作者通过CRT就可以进行鼠标操作，还可以在DCS系统中设置操作准许闭锁等防直失误逻辑方式，不仅可以控制部分后备设备，如灭磁开关跳闸按钮、发电机主开关、发电机功率仪表等。还要具备取消电气操作台盘的功能。电气系统输入DCS系统的输入和输出的指令应采用通讯方式，这样的方式会有利于节省DCS系统的I/0接口的电缆和硬件。输入DCS系统的信息，会被用于整个机组综合控制和全厂的信息系统。如果机组自启停控制系统在机组启动前，必须综合检查包括电气系统在内的接个机组的启动条件，当汽轮机接定转速时，启动励磁系统，定速后启动自动同期装置，进行发电机与电网并列；到一定负荷时再自动或由运行人员干预进行厂用电的切换；停机时主控回路发出相应指令，直到关闭电气系统。

三、总论

电气系统纳入DCS具有几大特点：第一，展示出全数字化装置的通讯优势和专门控制装置的优势，由于具备以上优势总体系统会实用、合理、经济，可靠性高的特点；第二，实现了信息集中但形式上的分散控制，只要合理解决好通讯问题，类似分散控制系统的构成设备组成不同的问题就将迎刃而解。以达到真正意义上的分散控制系统使电气控制进入DCS的目的得以实现；第四，电气控制和热工控制的界面仍比较清晰，便于按传统的专业化系统设计、调试、维护和检修。另外谈谈火力发电厂采用DCS控制系统的特点：第一，开放性特点。DCS系统采用具有模块化设计、系列化、开放式和标准化的局域网的传输方式来进行通信信息的传送。当系统需要扩充或改变功能时，在不影响系统和他计算机的工作的情况下可以方便将新增计算机连入通信网络系统卸下。第二，灵活性特点。确定要测量和控制的信号的连接关系时可以通过组态软件来根据不同的流程应用对象进行软硬件组态情况来判断，从而达到任意构成所需的控制系统的目的。第三，高可靠性特点。由于DCS系统将系统控制功能在各台计算机上进行分散操作，当计算机组中的某一台计算机出现故障并不会导致整个系统其他功能的丧失。由于在系统中个体计算机承担着单一的任务，所以可以针对不同需要来选择具有特定结构和软件，以保障系统中每台计算机的可靠性。由于以上的特点的结合火电厂的电气控制纳入DCS系统的优势和好处已经逐步显现，伴随着电力体制改革的进行，发电厂面临严峻的市场挑战，而且对火电厂的运营成本和安全管理的要求日益提高一直沿用的电气自动化控制系统已逐渐跟随时代的脚步达到越来越严格的技术要求。我们国家电力事业的迅猛发展促进了对DCS系统的更高要求，DCS控制系统技术的成熟是成就―所发电厂面向市场使其具有更强竞争力的基础。

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