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DCS系統(tǒng)電力工程論文
1.DCS配置及控制方式探討
1.1DCS配置
如圖1.DCS控制系統(tǒng)及圖2.ISA總線所示，網(wǎng)絡節(jié)點的分布上，遵循節(jié)點間點對點通訊相對獨立的原則：從結(jié)構(gòu)上講，DCS在結(jié)構(gòu)上采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu),形成冗余容錯網(wǎng)，解決了傳輸設備產(chǎn)生故障后所引發(fā)的網(wǎng)絡連接問題，從而提高了網(wǎng)絡的可靠性能
同時，DCS的傳輸介質(zhì)是光纖，因而能夠在更大的程度上解決有關通訊電纜的抗電磁干擾性差方面存在弊端，從而在遠程控制器之間實現(xiàn)通訊創(chuàng)造實現(xiàn)的條件。此外，通過將相關的冗余DPU連接在同一交換機上以實時點對點的數(shù)據(jù)跟蹤和拷貝，各個冗余DPU在交換機上直接轉(zhuǎn)發(fā)也就實現(xiàn)了主干網(wǎng)網(wǎng)絡負荷的減輕。這樣在電氣系統(tǒng)進入DCS時具有如下特點：首先，信息集中得以實現(xiàn)。雖然有關分散控制系統(tǒng)的構(gòu)成由不同廠商設備所組成，在實現(xiàn)信息集中方面存在弊端，但是只要處理得當，就可以實現(xiàn)通訊問題的良好解決；其次，發(fā)揮了專門控制裝置的優(yōu)勢，促進系統(tǒng)的總體構(gòu)成合理、實用經(jīng)濟等條件的達成，從而促使控制裝置可靠性的發(fā)揮；再次，界面清晰的電氣控制。由于電氣控制的界面比較清晰，對于傳統(tǒng)的專業(yè)化系統(tǒng)的調(diào)試、維護以及檢修等功能的實現(xiàn)十分有利。
1.2控制方式探討
DCS實現(xiàn)電氣控制的基本原則是：充分應用原有的專用微機數(shù)字化裝置來實現(xiàn)電氣控制的核心功能；同時在功能上，保證這些控制系統(tǒng)自成安全獨立運行，即使脫離DCS也能在無需外部干擾的情況下，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)安全運行。在控制方式方面，由于控制邏輯關系比較簡單，因而使用PLC能夠提升數(shù)據(jù)通訊的性價比。這種控制方在目前DCS所能夠達成的功能中，諸多廠家的DCS具有了與其功能相對應的模件，雖然經(jīng)濟實惠，但是可靠性大大的降低了，因此，針對這種控制方式，可以采取人為設置內(nèi)部的運算速度、使用冗余方式配置控制系統(tǒng)；其次是在新建的工程中，對于尚未完善前的DCS系統(tǒng)，通過PLC的面板操作鍵盤或者隨機帶的編輯器實現(xiàn)臨時操作控制對象的目的。我們以機組自啟�？刂葡到y(tǒng)為例子來闡述，首先，在機組啟動之前，要對電氣系統(tǒng)在內(nèi)的整個機組的啟動條件進行統(tǒng)一的、綜合的檢查。當汽輪機的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，就應及時的啟動勵磁系統(tǒng)；其次，一定負荷時，由運行人員進行干預實現(xiàn)廠用電之間的切換；再次，停機時，由汽輪機的停機主控回路發(fā)出停機的相應指令，關閉電氣系統(tǒng)。
2.火電廠電氣系統(tǒng)納入DCS的必要性分析
隨著我國電力系統(tǒng)的努力與發(fā)展，電氣二次專業(yè)逐漸形成了一套嚴密的技術與管理模式。當前，火電廠電氣專業(yè)自動化技術在全國范圍內(nèi)的推廣，促使在電氣專業(yè)管理方面積累了豐富的制造、設計、運行及維護的經(jīng)驗。而火電廠電氣專業(yè)自動化管理水平的提高，很大程度上來自于計算機及網(wǎng)絡技術的推廣與應用。但是從設計、制造及專業(yè)技術管理上來講，由于火電廠的電氣二次專業(yè)和熱控專業(yè)在我國電力系統(tǒng)中一直是相互獨立的，導致火電廠的電氣專業(yè)在計算機和網(wǎng)絡技術的應用上呈現(xiàn)出了明顯的滯后局面。為縮小與國外電氣專業(yè)發(fā)展差距，。近年來，國內(nèi)為此進行了許多有益的探索和嘗試，并取得了有關大型計算機分散式控制系統(tǒng)（DCS）在電氣專業(yè)中應用的經(jīng)驗。同時，計算機數(shù)字網(wǎng)絡技術的發(fā)展，為DCS在火電廠電氣專業(yè)中的應用創(chuàng)造了有利的發(fā)展環(huán)境。首先，由于DCS具有很高的可靠性，對于硬接線、按鈕等造成的故障，能夠起到很好的規(guī)避效果，同時還省去了大量操作終端；其次，內(nèi)部構(gòu)成的聯(lián)系邏輯，能夠?qū)崿F(xiàn)配置冗余等形式的制系統(tǒng)替代原有固態(tài)邏輯與繼電器模式的目的，實現(xiàn)誤操作可能性的降低，進而提高了火電控制的可靠性；最后，由于電氣的運作、監(jiān)控均被囊括在DCS中，實現(xiàn)運行人員在任意的DCS的終端(CRT)上，實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的整個機組的干預與控制，達到了運行監(jiān)控的真正集控運行能力。因此，為提高火電廠電氣專業(yè)的DCS系統(tǒng)管理的水平，以實現(xiàn)整個火電廠的自動化與綜合化，就應采用現(xiàn)代化工具和手段實現(xiàn)高水平完善的監(jiān)控，從而實現(xiàn)電氣系統(tǒng)對整個機、爐、電機組的綜合自動化以及廠級運行管理目標的達成與實現(xiàn)。
3.DCS引入電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及應關注的問題探究
3.1DCS引入電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析
當前，在火電廠的電氣專業(yè)實現(xiàn)DCS系統(tǒng)的完全納入是比較困難的，必須使各級人員采取慎之又慎的態(tài)度才能夠?qū)崿F(xiàn)DCS的完全納入，究其原因，主要有以下幾方面：首先，目前電氣控制設備及自動裝置基本都實現(xiàn)微機化，DCS不能與這些設備實現(xiàn)通信、數(shù)據(jù)共享，也就導致DCS在電廠中的應用還缺少足夠的實踐經(jīng)驗，尚未取得成熟的運行經(jīng)驗，也就導致DCS被限制在試點工程上采用；其次，專業(yè)人員在DCS應用系統(tǒng)方面的知識尚不豐富。在生產(chǎn)與設計單位，由于電氣與熱工人員之間存在專業(yè)知識滲透不足，導致電氣人員對DCS的了解程度不夠；再次，傳統(tǒng)的電氣控制觀念難以打破。電氣專業(yè)自身所具有的安全性高、可靠性要求高的特點，導致電氣專業(yè)的運作中必須具有較為嚴格的保護措施，因此，DCS在電氣專業(yè)中的應用就受到了來自傳統(tǒng)觀念的強烈抵制。最后，主控室到設備之間需鋪設大量電纜，施工工作量大、改造周期長、費用高。不能實現(xiàn)對保護測控裝置的智能化管理，也大大減少了監(jiān)控的信息量的采集，DCS系統(tǒng)不能實現(xiàn)對電氣量（尤其是交流）的故障錄波，無法對故障及異常運行進行深入分析和處理。
3.2DCS引入電氣控制系統(tǒng)需要關注的問題探究
3.2.1系統(tǒng)設備之間的配合問題
在傳統(tǒng)的DCS設計中，有關其自身的容量、規(guī)模、結(jié)構(gòu)設計以及與DCS廠家的技術聯(lián)絡均是由熱控專業(yè)完成。在這些工作方面，電氣專業(yè)由于與熱控專業(yè)之間的交流與配合較少，對于DCS系統(tǒng)全面引進電氣專業(yè)的效率產(chǎn)生了深刻的影響。因此，為提高DCS系統(tǒng)在電氣專業(yè)的使用，首先，由電氣專業(yè)對變送器的狀態(tài)、清單以及明細進行設計，此后熱控專業(yè)依據(jù)所列變送器的明細實現(xiàn)分配；在此過程中，由于電氣專業(yè)性很強的功能，有關機組綜合控制的電氣控制功能、邏輯功能設計在DCS中有關位置的分配等問題，必須要由熱控專業(yè)與電氣專業(yè)的共同配合才能完成；其次，電氣專業(yè)還應與就相關的技術等問題與DCS的生產(chǎn)廠家之間進行及時的交流與談判，對于DCS對電氣系統(tǒng)的特殊化要求進行深入的了解，從而實現(xiàn)廠家在有關DCS生產(chǎn)的硬件制作、系統(tǒng)功能及硬件配置等方面給與特定的關注。3.2.2時鐘控制配置依據(jù)上面DCS系統(tǒng)的原理圖可知，整個機組的控制裝置是由若干獨立的微處理機和DCS構(gòu)成的。在各種獨立的微處理機中，各獨立裝置均具有自己的時鐘控制。也就是說，為實現(xiàn)DCS與電氣專業(yè)的有機配合，就應關注有關時鐘控制的配置問題。但是在現(xiàn)實的工作中，不少裝置并未在設計時將獨立裝置的時鐘問題與外界進行配合，也就沒有制定相應的對接方法，造成DCS系統(tǒng)中帶時標的信息產(chǎn)生紊亂，進而影響到整個電氣專業(yè)的管理質(zhì)量。
3.2.3電氣裝置功能的分配
首先，由于火電廠的熱工專業(yè)與電氣專業(yè)功能各異，在使用DCS進行電氣控制功能的分配問題時，應就這一特點進行不同的設置。電氣專業(yè)系統(tǒng)由于參數(shù)設置、控制邏輯的及固定的東西較多，調(diào)試合適后重復的工作少，但是很長時間就不容許系統(tǒng)退出；但是熱工控制的邏輯和設計參數(shù)變化的東西多，重復工作多，有關功能及整定參數(shù)的修改都需要由工程師站對過程控制站進行代碼的傳輸。由上述熱工專業(yè)與電氣專業(yè)所具有的特點可以看出，同一過程站中若電氣控制與熱工控制項目同時存在，那么對于熱控項目或是項目參數(shù)的修改都存在導致電氣系統(tǒng)誤動問題的產(chǎn)生。有上述分析可知，實現(xiàn)DCS在電氣控制功能過程站的分配，就應對上述問題給與充分的關注。其次，對于新建工程的首臺機組，在過程站分配時考慮臨時投入廠用電的控制、保護，以便提前局部帶電促使廠用電授電遭遇DCS的復原、帶電。
3.2.4DCS系統(tǒng)的調(diào)試
電氣專業(yè)控制進入DCS系統(tǒng)，增加了有關熱控、電氣相互配合作用，有關調(diào)試的組織方法、措施以及技術重點就產(chǎn)生了與原有控制系統(tǒng)的差異。正是由于傳統(tǒng)熱控系統(tǒng)的控制對象是熱機系統(tǒng)，就導致機務人員與熱控人員之間的分工是十分明確的：DCS內(nèi)部的調(diào)試都由熱控人員完成電氣控制。但是當電氣專業(yè)進入DCS系統(tǒng)后，在電氣人員對DCS不熟悉的情況下，如何加強熱控人員與電氣專業(yè)的配合，對于發(fā)揮DCS系統(tǒng)的功能是十分重要的。因此，在實際的管理中，有關電氣控制的功能應由電氣人員來負責，而有關DCS裝置和所有電氣信息的處理及功能調(diào)試，則主要是由電氣人員；來實現(xiàn)與之相關的保護邏輯功能。同時，由于大部分進入到DCS的信息是由通訊的方式進入，由此可見，通訊設備的可靠性與合理性就成為DCS整個系統(tǒng)能否實現(xiàn)正常工作的前提。此外，為實現(xiàn)廠用電授電和DCS的帶電矛盾問題的解決，應在DCS系統(tǒng)的調(diào)試準備階段依據(jù)具體的實際情形提出有關技術、安全措施的解決思路，進而實現(xiàn)機組安全穩(wěn)定運行的同時，保證廠用電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定過渡。
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