谈DCS在发电厂电气控制系统中的应用

摘要：DCS系统作为一种在计算机技术支持下，对生产过程进行集中操作、集中监控、集中管理、分散控制的特殊控制技术，具有包括配置灵活、分级管理、组态方便以及性能稳定多个方面的特点与优势，被广泛应用于各类生产系统的监督控制工作当中。文章在对发电厂电气控制系统的研究中引入DCS系统，就DCS引入下的主要优势进行了分析，研究了发电厂电气控制系统中实现DCS的主要方法，最后探讨了在DCS系统应用期间需要关注的几点问题，望能够引起各方人员的关注与重视。

关键词：DCS 发电厂 电气控制系统 应用

在现代科学技术快速发展的背景之下，计算机控制技术与各个行业、领域之间的连接关系更加的紧密，控制系统的控制水平也有了相当显著的发展趋势。控制系统在电力系统中的应用优势也更加凸显。从我国自主研发和生产的DCS成功应用于60万千瓦、100万千瓦超临界机组，到首台最大容量60万千瓦超临界循环流化床机组DCS的突破，再到被称为核电站“神经中枢”的核电站全数字化仪控系统实现自主研发，近年来我国DCS实现了跨越式发展。与此同时，电力行业作为我国现阶段整个国民经济建设发展体系中的核心行业，将对整个社会生产、生活的开展产生决定性的影响。为了确保电力系统稳定可靠的运行，进一步提高电力行业的运行质量，就需要从控制技术的应用角度入手，关注如何实现控制技术与电力行业相互结合的这一问题。以发电厂为例，在发电厂运行过程当中，电气控制系统在控制性能方面的表现直接影响整个发电厂的运行管理水平。控制模式上可以通过机组DCS系统的方式实现对主要设备的全面监督控制，由此达到提高机组运行综合效率的目的。本文即主要探讨DCS在发电厂电气控制系统中的应用问题。

1 DCS在发电厂控制系统中的优势分析

1.1 DCS系统具有开放性特征：从设计角度上来说，DCS系统设计阶段具有系列化、标准化以及开放化的特点，系统通信方式建立在局域网网络支持下实现，信息传输可靠且高效。在根据发电厂电气控制系统实际需求对系统功能进行扩充或优化的时候，由于采取的模块化设计方案，故而可以相当便捷的将计算机添加至系统通信网络当中（或者是删除部分计算机），期间不会对其他相关计算机的正常运行产生不良影响。

1.3 DCS系统具有可靠性特征：由于在DCS系统的运行过程当中，各台计算机分散系统控制功能，并独立实现，由此要求系统结构采取容错设计的基本方案。这种设计方案下，即便某一计算机出现运行故障，也不会对DCS系统整体功能的实现产生不良影响。除此以外，由于在DCS系统当中，各独立计算机所承担的任务单一，故而，可以从功能实现的角度入手，选择结构、软件特定的计算机装置，并达到提高计算机运行稳定性的目的。

1.4 DCS系统具有功能性特征：在发电厂电气控制系统当中通过引入DCS系统的方式，能够在很大程度上丰富系统控制算法，综合连续控制功能、批量处理功能以及顺序控制功能的实现，控制方式上支持前馈式、串级式、自适应式、预测式以及解耦式等多种类型，且也可根据自动化控制系统的控制要求，将特殊的控制算法引入系统内部。

2 DCS系统控制方式分析

在将DCS系统作用于电气控制系统期间，需要遵循的基本原则为：电气控制的主要功能应当建立在原有的微机数字化装置基础之上实现。针对发电厂电气控制系统当中常见的故障录波装置、发电机励磁调节装置而言，相应的工作状态、动作情况都应当在数字化处理基础之上，通过通讯方式传递至DCS系统当中。控制系统与DCS系统之间保持独立运行关系，这一点对于确保整个发电厂电气系统安全运行而言有重要价值。

在DCS系统实现中，电气系统输入信息以及输出指令都应当以通讯方式实现，除了可以确保系统运行独立、安全以外，还能够节约在DCS系统建设中所需要的电线电缆以及I/O接口节点。除此以外，输入DCS系统当中的相关信息将用于机组综合控制和全厂信息系统，如机组自启停控制系统，在机组启动前，综合检查包括电气系统在内的整个机组的启动条件，在汽轮机转速达到额定转速标准后启动励磁系统，定速状态下启动自动同期装置，实现发电机与电网的并列运行。而在运行达到一定负荷标准后，可以通过自动或者是人为的方式，干预进行产用电的切换工作。停机状态下，主控回路传递相应的控制指令，操作电气系统切换至关闭状态。在这一控制方式下，专门控制装置的性能优势以及数字化装置的通讯优势得到了很好的发挥，系统整体结构更加的实用与经济。同时，分散控制与信息集中相互配合，使得整个系统具有较好的联动特点。最后，能够保持发电厂电气控制界面以及热工控制界面的清晰，调试维护以及检修方面的工作仍然可以按照传统系统模式开展。

3 DCS系统应用中的关键问题分析

3.1 从分配电气控制功能的角度上来说：在发电厂电气控制系统的运行期间，所对应的相关参数以及控制逻辑关系都事先经过了大量的科学计算与调试，且在系统运行模式形成以后就基本处于恒定状态，不会发送变动。要想改变控制系统中的逻辑关系，就需要经由工程师站进行代码传输方面的工作。而DCS系统并不支持代码在线传输的功能，故而在此过程当中可能造成控制系统内部其他相关程序出现误动问题，因此需要特别重视对电气控制功能的分配问题。

3.2 从装置时钟配合的角度上来说：在将DCS系统引入发电厂电气控制系统以后，能够支持完成对整个电气控制系统的控制工作，大量相互独立、布局分散的微处理机共同联合，完成控制任务，同时，各个微处理机当中对应有时钟。若在DCS系统应用的过程当中，没有就时钟设计阶段与外界的配合关系进行考量，可能造成部分微处理机装置时钟信息不一致的现象，最终致使DCS系统下的信息传输紊乱。从这一角度上来说，在DCS系统建设中，就需要充分考虑到微处理机时钟与外界环境的配合问题，确保其一致性。

4 结束语

综上所述，本文围绕DCS系统在发电厂电气控制系统中的应用及其关键问题展开了研究与探讨，首先指出DCS系统具有开放性、灵活性、可靠性以及功能性这几个方面的优势。进而研究了在发电厂电气控制系统引入DCS系统期间，控制系统与DCS系统之间应当保持独立运行关系。在这一实现方案下，电气控制系统中的相关设备运行信息、状态参数应当基于通讯方式传递至DCS系统中，以确保相互独立运行安全、可靠。最后，提出了在DCS系统干预背景下，需要妥善处理电气控制功能分配、装置时钟配合方面的问题。希望有关以上内容的分析能够使同行人员加深对于DCS系统及其应用的认识，明晰DCS系统对于发电厂电气控制系统中的重要意义，继而从专业角度把握DCS系统的正确操作流程，用以更好的指导系统运行。