浅谈DCS系统在电厂电气控制系统中的应用

【摘 要】在对火电厂电气DCS系统控制的基本原则进行简单阐述后，对电厂电气DCS控制系统的主要功能构成进行了认真分析研究。最后，对电气控制系统引入到电厂DCS系统中的关键性问题进行了详细探讨。

【关键词】火电厂；DCS系统；电气DCS系统

火电厂集机、炉、电等控制系统进行集控运行，可以大大提高热力发电机组运行安全可靠性和节能经济性，已成为现代火电厂自动化系统节能降耗改造研究的重要方向。火电厂DCS分散控制系统，已在远程集控自动调度、无人值班变电站等工程领域中得到广泛推广应用，并取得非常良好的应用效果。但由于各种因素的影响，在火电厂电气控制系统中，绝大多数依然采用常规控制模式或相对独立的电控系统，没有真正意义上全部纳入到火电厂DCS分散控制系统中，与单元机组机、炉广泛采用DCS系统间存在很大不协调问题，直接影响到汽轮发电机组机、炉、电等系统的集中控制管理技术水平和发电厂电能生产运营效益。要实现火电厂机、炉、电等系统进行全面集控运行，就必须对电厂现有的独立电气控制系统　（IECS）　进行技术升级改造，将其有效纳入到面向发电机组服务的DCS分散控制系统中，进而实现一体化智能自动控制[1]。

1、电厂电气DCS系统控制的基本原则

从电厂DCS分散控制系统及IECS电气控制系统的功能特性来看，要实现将电气控制纳入到DCS系统中，就必须遵守火电厂电气控制的基本原则，即：DCS系统必须充分利用原有的专用微机数字化测控、保护、监视等继电保护装置，如发-变组保护系统、发电机励磁调节系统、故障录波系统等，也就是说这些保护装置和系统运行工况状态、动作结果、以及经过装置处理后的数据信息，均需要通过对应通信通道送入到电厂DCS系统中。另外，在保证上述控制装置系统在DCS系统中能够高效稳定正常运行的同时，能够从DCS系统中完全脱离进行独立运行，以确保电厂电气系统运行具有较高安全可靠水平。

2、电厂电气DCS控制系统的主要功能构成

2.1电气DCS控制系统的主要操控功能

火电厂电气DCS控制系统的主要功能构成包括：①发变组各开关、刀闸的分合闸操控，同期装置的起动、以及同期方式的自动选择；②发电机励磁系统的自调节，灭磁开关、励磁调节器开关、以及整流柜开关得远程操控，自动电压调节器（AVR）增、减磁的智能自动控制；③发电厂升压站220kV、110kV等电压等级变电站各侧开关、刀闸的远程操控；④厂用电6kV，400V各段母线侧的开关远程操控；⑤重要辅机系统电动机跳、合闸回路的自动控制。

2.2电气DCS控制系统的监控范围

火电厂电气DCS系统的监视范围主要包括：①220kV、110kV变电站侧母线和各间隔中的开关设备的电压、电流、频率、以及开关状态等数据信息，以及其各种保护设备动作事件记录信息；②发电机与变压器组中的各侧电压、电流、频率、功率、温度、以及开关状态等数据信息，以及发变组继电保护装置的动作事件信息；③发电机励磁系统中的电压、电流、动作信号、以及开关状态等信号，以及同期装置的动作事件信息；④厂用电6kV、400V系统各段母线侧的电压、电流、频率、功率，以及在厂用电系统中所吃用的高低压电动机起动电流数据、开关动作信号等。

3、电气控制系统引入到电厂DCS系统中的关键问题

3.1系统设备间的搭配

为了提高电厂DCS系统在电气控制系统中使用可靠性，首先，电厂电气专业相关技术人员应该对系统变送器控制状态、点表清单、以及明细等进行详细归类总结，然后由热控专业人员依据电气人员所列变送器相关明细表进行分配。在分配过程中，由于火电厂电气专业性非常强，且相互测控保护装置控制逻辑较强，因此在机组综合控制系统的控制功能设计、控制逻辑设计、以及在DCS系统中相关位置分配等关键性问题处理时，必须由电厂热控专业与电气专业相关技术人员的共同谈论配合完成。另外，电厂电气专业相关专业技术人员还应就电气DCS系统设置过程中可能存在的技术问题，与DCS系统的生产厂家相关技术人员进行及时信息交流，以便对电厂DCS系统对电气控制系统的特殊化功能要求能够更深入的了解，进而便于厂家在电厂DCS系统硬件选配和软件功能设置等方面，均给予特定的关注和特殊对待[2]。

3.2时钟控制的配置

为了实现电厂DCS系统与电气控制系统间紧密无缝链接，就必须关注时钟控制配置问题。实际工程中，很多电气控制装置在功能配置设计过程中，并未充分注视到时钟控制问题，也没有指定相应的装置间时钟控制对接方法，进而造成电厂DCS系统在进行集中控制时，一些特殊的带时标数据信息在系统间共享时产生紊乱等问题，进而影响到电厂电气控制系统的实际运行质量水平。

3.3电气DCS系统功能的分配

在运行过程中，热工专业与电气专业间存在很多关联关系，同一过程站中若电气控制与热工控制均存在，那么任何专业进行项目参数的修改均会引起另外一方出现拒动、误动等问题。因此，实现电厂DCS系统在电气控制系统中功能过程站的合理分配，就必须要热工、电气等专业间针对DCS系统中存在同一过程站问题进行充分关注，采取有效措施或控制逻辑，便于专业间的相互干扰。

3.4电气DCS系统的调试

当电厂DCS系统中引入电气控制系统后，就会增加有关热控、电气专业间相互配合的内容，尤其是有关调试组织方法、技术措施、以及操控技术重点等均较原有DCS控制系统有很大差异。因此，当电气控制系统进入到电厂DCS集控系统中，在电气人员对DCS系统还不是不熟悉的情况下，如何加强热控技术人员与电气技术人员间的运行操控配合，对于充分发挥电厂DCS系统的集控功能非常重要。

4、结束语

目前DCS分散集控系统在大中容量的火力发电厂中得到广泛应用，在电气控制系统（ECS）接入到DCS系统中后，如何解决运行过程中的搭配问题，实现电厂DCS系统机、炉、电一体化集中协调控制功能要求，则是所有电气DCS系统工作人员研究的一个重要内容，需要在实践应用中不断深化和修正改善，确保火力发电机组安全可靠、节能经济的高效稳定运行。

参考文献

[1]曹昌鸿，徐丽.火电厂电气监控系统在　DCS　控制的应用[J].中国仪器仪表，2009（08）：76-78.

[2]黄天戍，李明.DCS通信网络的研究与分析[J].计算机工程，2003，29（07）：124-125.

[3]李先彬.电力系统自动化（第4版）[M].北京：中国电力出版社，2004.