电厂电气自动化中分散控制系统的应用分析

电厂电气自动化中分散控制系统的应用分析

徐大伟

河南柴油机重工有限责任公司河南洛阳471039

摘要：分散控制系统相较于传统控制系统，具有稳定性高、便于维护以及功能更多等优势，所以在未来的发展中，会在发电厂中获得广泛应用。本文根据笔者工作实践，对电厂电气自动化中分散控制系统的应用进行了分析和探讨。

关键词：电厂；电气；自动化；分散；控制；系统

1分散控制系统

1.1分散控制系统简介

分散控制系统即DCS，是一种新型的仪表控制系统，也叫一种集散控制系统或分布式计算机控制系统。系统在设计过程中引入“分散控制，集中管理”的基本理念，采取多结构分级和结构间合作的形式，实现了集中管理与分散控制，在工业领域应用广泛。分散控制系统的基础结构是微处理器。微处理器主要由现场控制站、人机接口单元、数据通讯系统等几个单元组成。在微处理器构成系统中采取控制功能分散但显示操作集中的方法，保证了自我管理和整体协调的良好关系。分散控制系统的设计为达到预期效果，设计中引入多方面技术，如计算机技术、现代通讯技术、显示与数据控制技术等，设计理念方面有基础的分散管理、集中控制以及分层管理等。设计技术和理念的融合使分散控制系统具有一种优势：组建配置灵活，相关组态非常便捷，可以对监测对象实时监控，发现问题及时补救，减少经济损失。同时分散控制系统在设计环节加入了自我诊断功能，可以在适当的冗余配置和诊断模件级基础上进行自我诊断，自诊提高了系统可靠度，节约了系统投入使用后用以维修检查的时间，也有效避免了系统因组件发生问题而产生故障，影响整体运行效果的现象发生。

分散控制系统的结构主要分为以下四种，即监控层、网络层、控制层和现场层。其中网络层与监控层相连接，控制层和现场层相联系，各个结构架构之间的数据可以进行交互处理。这个系统架构以网络层作为结构基础，控制层以基本单元“站”为基础，每个站的数据信息都由分布式的动态数据管理库保存。网络层的结构拓扑形状各异，可以是星形、环形也可以是树形，这些形状的统一点是满足多重化冗余要求，实现了网络服务软硬件于基础单位之间的信息数据共享。

1.2分散控制系统的发展

分散控制系统伴随科学技术的进步已经有了很大的发展进步，在纵横方向上的分散系统控制功能产生了很大的扩展空间。例如在纵向应用中，使用现场总线技术，该技术具有一定的开放性多节性和数字化的通信方式，基本确定了智能化的系统结构。智能化的设备使数字量信息和自身云状进行交换，由此达成二者之间的数据共享和结构控制，有效避免了单一电缆带来的单一传输缺点。现场模拟仪表工作高成本投入和低速的计算过程以及水平低下的精准度是催生现场技术的主要原因，现场技术的出现与计算机的控制和数字技术的发展现状匹配度较高，分散控制系统融合仪表设置之后更加完善的结合了控制系统的功能模块。分散控制系统中的发展时间不长，功能方面还存在很多的发展空间，在其运行标准还没有准确的制度之前，需要对它的发展给与更多的关注。

2发电厂电气自动化中分散控制系统的特点

稳定性高：在分散控制系统运行过程中，实现了将整个控制系统进行分散，对每个子设备和子系统进行独立控制，极大减小了控制中枢的工作量，降低了控制系统的故障率，提升稳定性。除此之外，由于各子设备有微电脑独立控制，在发电厂中的某个子设备发生故障时，分散控制系统会对该设备进行断开处理，让故障设备不会对整个发电厂的稳定性造成影响，同时由于分散控制系统相对来说较为独立，在某个自控制系统发生故障时，该系统对整个控制系统的影响程度会大幅下降，提升整个控制系统的稳定性。

便于维护：在分散控制系统中，由于每个子系统对相关设备进行控制，当设备发生故障时，只需对故障设备进行停机检查和维修即可，降低了工作量。另外，相较于传统控制方式，分散控制系统的子系统发生故障时，只需对该部分的控制系统进行检查和修复即可，并且更加容易找出故障成因以及控制系统位置，相较于传统控制系统，极大降低了故障查找的工作量，并降低了修复过程的工作量和工作难度。同时在平时维护中，分散控制系统各子系统结构更加简单，极大降低了保养过程的工程量和保养难度。

提高控制效率：传统的自动控制系统中，各种功能都在同一个控制系统中，导致整个控制系统的运行效率低下，并且很难在控制系统中增加新功能。而分散控制系统的各子系统运行过程中，能够根据需要增加相应的功能，并且可编程性更高，可以通过编程改变系统运行方式。

3发电厂电气自动化中对分散控制系统的应用

实现机炉一体化：分散控制系统采用分层式控制模式，其中包括子控制系统以及整个分散控制系统的控制中枢，在当前发电厂运行中，对机电一体化的要求越来越高，实现整个电厂中设备的合理连接和控制，分散控制系统在这种发展进程中能够发挥极大作用。分散控制系统作用机理为：控制中枢对各个子系统进行控制，各个子控制系统根据要求对相关设备进行控制，在该过程中，所有相关设备都能实现被发电厂电气自动化控制系统控制，并与控制系统实现有效连接，达到控制效果的最大化。除此之外，发电厂电气自动化系统能够通过对设备的控制，提高发电厂的工作效率，根据电网负载改变发电设备的运行情况，让整个发电厂的各种设备都能更好地为发电厂服务。

实时通信网络架设：在发电厂运行过程中，需要建设实时通信系统以对各类设备进行控制，而分散控制系统能够实现实时通信系统中的两个应用。其一是控制系统与各种设备间的有效连接，在当前的实时通信系统发展中，为了能够提升设备控制效率，通常采用互联网技术进行设备控制，采用分散控制系统进行通信系统网络架设，能够极大提升通信稳定性，并且由于通信网络能够与各个节点进行连接，充分提升了控制效率。其二是人机通信以及人人通信系统的建设，传统控制系统中，工作人员通过控制系统对某一台设备进行独立控制时，需要经过多步操作，增加了整个控制系统的流程，延长了工作时间，但是由于分散控制系统具有更高的人机交互能力，并且能够满足编程要求，所以工作人员要对设备进行操作时，可以快速通过合理编程实现人机通信，另外，发电厂工作人员需要时常进行交流以对设备的运行状态进行修改，由于分散控制系统能够将设备进行有效连接，所以工作人员可以通过控制网络进行实时通信，提高通信以及发电厂运行效率。

提升发电效率：分散控制系统除了能够对发电厂中的各类设备进行控制，同时还能够对电网进行监测，对电网数据进行分析后采取相应的控制措施，改变发电厂的发电量。在当前的一些发电厂中，采用两台发电设备为一组的发电模式，以对发电效率进行控制，并且提高了发电过程的稳定性。采用分散控制系统对发电机组进行控制时，控制系统能够在其中一台设备发生故障时将其断开，降低故障设备对发发电效率的影响，除此之外，在当前的发展过程中，分散控制系统能够在用户的OPU上显示，更好地实现了数据共享，控制系统对这些数据进行收集和整理，来对发电厂发电模式进行修改，提升供电稳定性的同时，根据电网负荷对发电量进行控制，极大提高发电厂的发电效率，并对变电设备进行防护。

结语

综上所述，分散控制系统应用范围包括实现机电一体化、架设实时通信网络以及提升发电效率等方面。这些应用都能够促进发电厂的技术改革，让发电厂更好地运行。

参考文献：

[1]段雅璠，白寅凯.浅析分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用[J].科技风，2015（21）：81.

[2]韩财旺.发电厂电气自动化中对分散控制系统的应用[J].河南科技，2015（22）：7+9.