关于火电厂电气自动化中分散控制系统的应用

时间：2024-05-20

杜晓伟

山西漳山发电有限责任公司，山西长治 046021

1 分散控制系统的现状及发展

1.1 分散控制系统的起源

1985年，DCS应用试点开始在美国出现。首先选用的是望亭电厂300MW机组，这是分散控制系统出现的开端。在20多年的不断改进和推陈出新中，分散控制系统已经在实践中积攒了相对成熟的应用经验，并且在人们的不断探索和研发中向着更深和更广的范围扩张。很多的国家已经不仅仅将DCS局限于锅炉和汽轮机的热工监视的应用中，渗入发电机组的发电、配电和供电的过程也已经不是设想。我国的很多DCS供应商也已经掌握了这种成套覆盖的技术。

现阶段的各项应用充分证明了分散控制系统是值得信任的，如果能在软件的设计上面更加优化和完善，对于机组的正常安全应用是可以全部保障的。在1992年的时候，中国曾根据几种进口的DCS与国内制造厂的合作情况在业绩等方面的分析中推荐了六款相对成熟的优选品种。之后在多年的电厂实验基础上，我国终于经过改进和提高后达到了国际的DCS水平，受到了很多电厂的肯定和欢迎。

1.2 分散控制系统的应用

分散控制系统在实际应用中凸显出了功能相对分散、数据可以共享、可靠性比较高等特点，被广泛的采用在电厂和变电所等单位。从1985年到21世纪伊始，我国的火电厂已经采用了近229套、14种型号的DCS。到目前，分散控制系统大概可以分为3个种类，第一种是多功能的控制器型；第二种是可编程序控制器基础型；第三种是PC机总线基础型。在今后的发展中，有另外两种分散控制系统的也将产生，第一种是以现场总线技术为基础的，另一种是以电厂信息监控管理为基础的，这将在以后的DCS应用中发挥更大的功能。另外，分散控制系统也曾面临着名称的变迁，因为很多的业内学者都会把DCS称为分布式监控系统或者分层分布式控制系统，这比分散控制系统的表述更加的细化和形象的，但在实际的交流中依然是分散控制系统较为广泛。

1.3 分散控制系统的发展

分散控制系统目前已经在朝着横纵两个方向进行了功能扩展，向上至SIS、向下至FCS。例如现场总线技术的出现，就是DCS在纵向延伸方面的一个体现。现场总线是兼具开放性、数字化和多节点的通信技术，其中还融入了智能化的现场设备及系统。它可以帮助现场的设备实现在运行中的数字量信息交换，达到双方的共享和控制。避免了只靠电缆单一传输的弊端。

现场总线技术的出现是源于现场仪表的模拟技术缺陷：速度太慢、精准度太低、成本太高。再加上这与计算机控制是数字技术的现状不相符，不可避免的会给商家和用户带来使用问题。经过一段时间的摸索，现场总线在专业人员的探索中产生，能够实现把部分控制功能分散到就地的仪表设备中，让控制功能能够通过功能块的方式达到组合和实现。但由于这是一项新生事物，国际上暂无一个统一的标准，还需要进一步的推广和改进。

2 分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用分析

2.1 火电厂电气自动化的功能及特点

火电厂电气自动化是一种多方位的系统，能够保持主控室机、炉、电的协调一致，并且便于集中的管理控制和信息数据共享，有效地提高了工作效率。随着火电厂电气自动化技术的快速发展，以及电力市场的不断推进，提高电气自动化的运行管理水平已经成为一个亟待解决的问题，各方专家也对此积极展开了研究讨论，旨在推动此项技术的进步。

火电厂电气自动化系统的主要功能是监控和控制设备，辅助的功能是反馈信号在数据交换中的变化。另外一项比较高级的功能是提供部分特殊数据的反馈机制，比如定值的远方修改在线自动校对核实和故障诊断等。这项系统相对而言在设备的数量和布置上比较多和杂。

2.2 火电厂电气自动化的现状及趋势

在科学技术不断发展的大背景下，火电厂电气自动化的发展也在同步跟进。先进的计算机保护监控已经能够实现方便的以太网和现场总线技术总成网络，在数据的采集方面实现了新的突破。目前，电厂的电气监控自动化也成为了信息化管理中的一部分。

随着计算机技术的进一步发展，ESC系统开始成为了传统控制操作系统的替代品，电气自动化在间隔层的保护和测量、控制装置上实现了独立化操作，整个系统的控制单元开始朝着一体化的方向发展。国际电工委员会已经制定了EIC61850标准，这就预示着电气自动化除了基本功能之外还将兼具相互操作性和强大的扩展性、高度的可靠性等功能，将实现在商业和工业领域的双重大规模应用。

2.3 分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用

火电厂的电气自动化系统是电气运营管理的必然发展模式，这不仅可以提高电厂的自动化水平，而且对相关领域的新建和改进可以拓展更宽的投资空间。特别是分散控制系统所提供的综合化自动技术更加具有代表性。与DCS的技术链接可以帮助电厂电气综合自动化系统形成可靠的技术保障和支持，但是具体的现场总线架构标准及通信网络的关联还需要进一步的实践和研究。

火电厂电气自动化的出现让分散控制系统的功能得到了纵向的延伸，有效实现了电厂所有过程和环节的控制和经营管理。目前的电气自动化在功能性和经营性的范围内正在电力市场大趋势的影响下不断完善和改进，在未来必然出现的厂网分开潮流中，电力企业不断的补充DCS的内容将有助于实现科学化的管理，也有利于国内电力企业的生产管理决策支持系统，并对整个中国的发展起到积极的推动作用。