DCS辅网一体化在火电厂中的运用

禹治华

摘要：现代火力电厂发展过程中，逐渐对DCS辅网一体化进行了应用，用于对火电厂电气系统的监控，以确保整个电气系统能够安全、稳定的运行。基于此，本文通过对DCS辅网一体化的简单概述，进而阐述了DCS接入电气系统的方式，之后以此为基础，详细分析了DCS在火力电厂中运用的注意事项，为火电厂更好的建设提供帮助。

关键词：DCS辅网一体化;火电厂;电气系统

引言：

现代火电厂由很多模块构成，DCS辅网一体化是其中非常重要的一个模块，通过该模块的设计，加强对整个电力系统的监控效果，及时发现电力系统中出现的问题，并向相关工作人员发出警报，为整个电气系统更好地运行打下良好基础。所以，对DCS辅网一体化在火电厂中的运用进行研究具有重要意义，促进我国火电厂向着更加良好的方向发展。

一、DCS辅网一体化概述

DCS为分布式控制系统，主要用于电气系统的控制，由4个模块构成，分别为：（1）数据采集模块（DAS），是整个系统的最前端，主要用于电气设备运行状态相关信息的采集与处理，并通过相应的显示器，将这些信息直观显示出来，以使工作人员对电气系统的运行情况具有准确了解，及时发现系统内出现的故障，有利于电气系统的安全、稳定运行。（2）模拟量控制模块（MCS），根据DAS的数据采集与分析结果，向各机组、设备发布相应的控制指令，以确保各机组、设备能够按照要求运行，如冷却系统控制模块、蒸汽系统控制模块、辅助处理控制模块等。（3）顺序控制模块（SCS），用于执行各机组、设备相应顺序的控制，如送风模块、循环水模块等。（4）炉膛安全监控模块（FSSS），主要对炉膛内部情况进行动态的监控，通过炉膛内部信息的动态采集与分析，评估各时间点炉膛内的具体情况，确保锅炉可以以稳定运行，对FSSS设计时，一般要预留出一定的冗余量。主要包括连锁模块、跳闸模块等。近年来，随着科学技术的快速发展，赋予了DCS更多的性能，逐渐增加了ECS（电气控制系统）、DEH（数字电液系统）、BPS（旁路控制系统）等模块，使其能够更好地对火电系统进行控制，真正实现了一体化控制[1]。

二、DCS辅网一体化的接入方式

想要在常规的建立系统内接入DCS辅网，应针对整个系统的具体情况，制定出不同的接入方案。以某火力发电厂为例，1#、2#机组控制系统刚刚建立时，为了控制成本，未选用最佳的组件，且每个组件的生产厂家存在较大差异，在继电保护方面，采用的是静态性继电器，使得整个监控系统较为滞后，不利于對整个电气系统的监控。随着社会的发展，该电厂逐渐对控制系统予以改造，去掉原有回路中的控制开关、连锁开关及逻辑回路在的各种继电器等，而逐渐接入了DCS辅网，通过DCS特有的逻辑组态功能，完成电气系统的监控工作。同时，在原有控制系统开关量连接处，与DCS中的DAS模块相连接，电气设备运行时，会自动采集电流等模拟量信息，并通过变送器处理后，变为12±8mA的电流，并传输给DCS，再次处理后，传输给监控中心。利用这一接入方案，可有效将DCS与原有监控系统成为一体有利于电气系统的一体化控制。该方案的优势为：对传统控制系统进行了简化，极大程度上精简了监控系统内部结构，有利于整个监控系统的维护;DCS存在很强的数据分析功能，可准确分析出电气系统的运行情况，并编制、存储相应检测报告。此外，该电厂5#、6#机组建设时，安装了ECS模块，进一步提升了机组电气系统的监控功能，

三、DCS辅网一体化的监控范围

将DCS接入电气系统监控系统内，主要对以下几个方面进行监控：（1）发电机、变压器运行时，利用DCS内的DAS自动采集相关运行信息，通过这些信息的分析，以对两种设备的运行状态予以控制;对于技术较为完善的设备与系统来说，对于关键设备保护元件等来说，应选择完善的设备，且预留有DCS专用接口，可通过DCS的操作，完成连锁等外部控制工作[2]。（2）电源模块运行时，利用DCS内的DAS对相关信息进行采集，并根据采集信息的分析对电源的闭合予以控制，对于备用电源切换元件等来说，应选择完善的设备，并预留有DCS专用接口。（3）DC系统、UPS模块运行时，利用DCS模块对相关信息的采集进行控制。（4）对于中央信号来说，选择了闪光报警元件，去除以往应用的冲击继电器。在采集信号方面，可划分成两部分，一部分为传统分析信号，如事故信号与预告信号，进入到原有控制系统内，其它信号传输给DCS。（5）整个电气系统运行时，DCS内的DAS模块会自动采集电流等模拟量信号，利用变送器处理后，变成12±8mA的电流，并传输给DCS，再次处理后，传输到监控中心;对于变压器的有功功率与无功功率来说，利用变送器处理后，直接传输到DCS。

四、DCS辅网一体化在火电厂中运用的注意事项

（一）DCS逻辑电路与电气回路的配合

将DCS辅网接入到电气系统当中后，可能出现DCS逻辑回路与电气回路不匹配的问题，电气系统运行时，依然利用传统的方案进行控制，影响DCS辅网的作用，进而对电气系统的运行造成扰[3]。某电厂1#机组改造结束后，对接入的DCS辅网进行调试时，通过对手动改的方式对DCS进行操控，电气系统都可正常合闸，但采用自动操作方式后发现，将断路器闭合后，频繁发生跳闸的问题，针对这一问题，利用录波分析的方式，对跳闸回路予以检查，由此发现，这一问题主要由DCS辅网手动操作回路引发的。主要原理为：将DCS手动操作回路断开后，断路器跳闸的反馈信号传输给DCS，用于状态确认的分析，如果CUP没有确认即回归到正常状态，且DCS未发布指令，而断路器自动闭合时，则判定为误动，进而自动将断路器打开。针对这样一问题，在DCS手动操作控制回路内，增加一定能的退出条件，即可改善这一问题：电机同期并网过程中，将手动操作回路闭锁，而其它回路则不改变。

（二）CRT/KB监控方案的设计

现代火电厂当中，通常是根据设备功能方面存在的差异，独自接入到DCS内的监控显示模块内，相关工作人员利用鼠标的操控，使得各项信息一一显示在屏幕上，用于工作人员掌握相关信息。对于所有的显示信息来说，都以英文为主，部分工作人员由于英文水平较差，很难理解显示信息的具体内容，不利于电气设备的管理，影响设备的操控，无法及时发现设备中出现的故障等，增加了电气系统的安全隐患。针对这一问题，某电厂1#机组改造时，安装了相应的指示仪表，以此对励磁电流等进行监测，用于工作人员对电气系统状态的评估。此外，传统电气系统接入DCS辅网后，可导致部分监控功能消失，如断路器状态监控等，DCS运行时，只会检测断路器的辅助接点，以此判定断路器的具体情况，而无法确定整个回路是否出现故障。针对这一问题，某电厂在常规接入模式的基础上，通过串联的方式，将分合闸回路监视继电器与分合闸嘉纳仕继电器常闭接点连接到一起，以此改善这一问题。

（三）电气模拟量、开关量接入DCS

在电气系统的I/O端，安装了诸多电力元件，如变送器等，这些元件设计得好坏，直接关系到整个系统的运行情况[4]。某火电厂1#、2#机组改造时，需要采用诸多线缆，不仅需要投入较高的改造成本，而且还增加了线缆通道的复杂性，不符合相关技术标准的要求，无法在DCS辅网运行中发挥出最大的作用。同时，应用大量线缆后，使得GIS柜体内部空间明显变小，从而增加了布线的难度。此外，DCS中的DAS采集模拟量信号后，无法对信号进行合理的处理，导致信号不具备向量特征，无法应用到高级分析工作当中。针对这一问题，可在系统特定位置处安装微机测控元件，通过该元件，直接将电压等模拟量传输给DCS，無需使用大量线缆，同时还能确保信号具有向量特征，为DCS辅网对电气系统状态的监测提供支持。

总结：

综上所述，DCS辅网是现代火电领域较为常见的控制系统，有效对其进行应用，可加强对整个电气系统的监控效果，有利于相关工作人员对电气系统运行情况的判定，及时发现电气系统当中出现的问题，并制定出科学、合理的应对方案，为整个电气系统安全稳定地运行打下良好基础。

参考文献：

[1]杨贺强.关于DCS分散控制系统在火力发电厂给水控制中的应用研究[J].自动化应用，2020，17（03）：03.

[2]柳广田.DCS辅网一体化在华润盘锦热电厂中的应用[J].中国新技术新产品，2019，03（07）：02.

[3]王逸波.基于火力发电厂大集控模式的DCS网络结构优化[J].电子乐园，2019，10（24）：02.

[4]李杰，张建波.浅谈分散控制系统（DCS）与可编程控制系统（PLC）在火力发电厂中的应用与区别[J].中国科技纵横，2020，27（01）：02.