DCS在发电厂电气控制系统中的应用分析

摘 要：DCS系统即分散控制系统的简称，目前在发电厂电气控制系统中得到了广泛的应用。笔者结合多年工作经验，进一步分析DCS系统的应用的监控方式、应用范围等，并且针对目前DCS在发电厂实现电气监控过程中存在的问题进行分析，提出合理性建议。

关键词：分散控制系统；电气系统；应用与问题

分散控制系统在发电厂中的应用逐渐增多，但是大部分都集中在汽机部分和锅炉机组等部分，在电气系统之中的应用较少。这样的现状严重的限制了发电厂机组、锅炉、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机组、锅炉、电气系统平衡与完善，必须要增强电气监控系统与机炉分散控制系统相互融合，共同发展。

一、发电厂电气DCS系统电气应用

（一）发电厂电气DCS系统控制部分

发电厂电气DCS系统主要的功能就是针对发电厂各个电气设备的运行状况进行实时监控，并且针对运行状态进行集中处理，通常采用分布式结构运行。发电厂电气DCS系统控制部分是整个系统的关键，所以该部分通常安装在发电厂主控室内，包括了计算机、CRT、外围设备。其中CRT能够显示系统运行的实时状态、参数变化、操作指导等内容。而且CRT还能够为系统运行提供详细的诊断报告与画面顯示，针对模拟量越限时，能够及时的发出报警信息，并且自动打印越限对象、名称、编号、参数变化、越限时间等内容。发电厂电气DCS系统的现场控制部分包括PLC以及检测装置两部分。PLC能够针对电气设备进行监控，同时将采集到的信息进行实时传输，保证信息传递的有效性。PLC还可以控制电机控制装置，包括大功率接触器、断路器以及显示面板，从而实现电机正反转，有效的针对发电厂电气控制系统的流量、压力、温度等内容进行控制，实时显示各项参数变化。[1]

（二）发电厂电气DCS系统通信部分

通信部分是发电厂电气DCS系统关键所在，为了保证控制效果的实时传输，必须加强对于发电厂电气DCS系统通信部分的应用。目前主控级网络操作单元和现场监控操作单元的通信方式主要以主从工作方式为主，将网络操作单元作为助战，现场监控单元作为从站，从而将各个从站连接到统一主站，有效的提供通信质量与通信效率。通信命令的发起只能够通过主站发起，并且只能是主站与从站之间的通信，不能够进行两个从站之间的通信。要想实现从站之间的通信，可以将主站作为中转。从站的监控单元采用PC总线接插板技术，并且配置了RS-485通信模块，保证了物理层与数据层之间的有效连接，还能够适应不同的工作环境要求。在通信模块中还采用了电源隔离、光电隔离等抗干扰技术，避免了外部环境对于从站通信产生影响，提高整个发电厂电气DCS系统通信部分的稳定性。

（三）发电厂电气DCS系统连接方式

从目前DCS在发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，能够有效的提升发电厂电气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，减少了发电厂电气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+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+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，为发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发电厂管理方式，提高发电厂的生产效率。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。综保装置能够实现厂用电系统的高精度计量，不需要额外配置电度表就能够实现自动抄表的功能，更加方便电力信息的管理。而且通过发电厂电气DCS系统还能够在控制部分实现事故追溯、保护定制、录波分析、防误闭锁等复杂的电气维护与管理，保证电气系统的自动化稳定运行，有效的提高发电厂整体运行效率。[2]在倒送厂用电的过程中，利用发电厂电气DCS系统还能够实现高压启、备变以及高低压厂用电源的远距离控制。

（四）发电厂电气DCS系统后台机系统

发电厂电气DCS后台机系统分为DCS系统与电气工作站，利用DCS系统对电气设备进行稳定控制，并且将通信管理层获得的信息传输到电气工作站。电气工作站根据管理层的命令来进行分析处理，从而保证监控功能的顺利实现。

二、发电厂电气DCS系统应用过程中存在的问题

随着新建容量300MW及以上的火电机组都能够实现联网，并且利用主从工作的方式，保证了范围不等的现场监控站也能够利用DCS系统进行实时的检测信息传输。上文提到，硬接线与现场总线连接方式能够有效的将DCS系统引入到发电厂电气控制系统之中，并且极大的改变了电气系统接入方式，对于电气系统的电压、功率、电量等内容的监控也会造成很大的影响，而且在实际应用的过程中也会存在很多方面的困难与不足需要改变。

CRT监控由于能够实时显示不同的监视画面，但是每一个操作步骤和报警信号都为英文显示，所以很容易给操作人员带来不同程度的干扰，尤其是在处理事故的过程中，对于重要设备进行的监视、操作等存在画面切换频繁、操作不直观的问题，所以对于事故处理带来严重干扰。电气I/O卡件的输入与输出在改造的过程中由于造价较高，所以原有电缆通道的使用严重超出了设计标准，无法有效的满足DCS电缆控制与信号分析的要求，并且新增的电缆会造成电气保护与控制柜的空间变小，无法合理的配线与布线。而且电气模拟量由于通过DCS失去了原有的特性，所以无法进行高级系统分析，相关的设备必须通过微机测控装置等进行电流、电压、功率等电气量的输送。

三、结论

本文针对DCS在发电厂电气控制系统之中的应用进行深入的分析，从而总结了DCS应用的效果和优点。同时笔者发现DCS在应用的过程中存在严重不足，包括CRT监控、DCS控制逻辑与电气专用装置、电气硬手操回路之间的无法配合的情况等。

参考文献：

[1]张军.发电厂电气控制与DCS系统[J].科技展望，2016，26（21）：108.

作者简介：吴挺华（1985-），男，汉族，海南万宁人，专科，电气助理工程师。