火電廠電氣自動化中分散控制系統的運用

張積鵬

摘要：隨著我國工業實力與社會總體生產力的不斷提升，科學技術總體體系的優化完善，電氣設備的推廣程度呈現穩步提升態勢，與此同時電能需求量與消耗總量也有所提升。在這一背景下，我國各火力發電廠以應用分散控制系統為途徑，推動火電廠的電氣自動化發展，從而提高電廠發電效率和經濟效益。其中，分散控制系統扮演著極為重要的角色，發揮出顯著應用效用。本文對分散控制系統在火電廠電氣自動化發展中的運用情況進行分析與探討。

關鍵詞：火電廠;電氣自動化;分散控制系統

一、分散控制系統概述

1.系統運用原理

分散控制系統在火電廠電氣自動化領域中的運用主要是以通信網絡體系作為系統的中央樞紐，以微處理器作為系統核心，將系統的不同功能模塊進行分散規劃，并將系統的操作及顯示模塊進行集中，既保障了才對火電廠電氣系統的集中控制，也充分保障了系統的運行穩定性與安全性。例如在系統某一組件出現運行故障問題時，故障組件并不會對系統整體運行情況、其他組件造成嚴重影響干擾。

2.系統運用特征

2.1分部控制特征。相較于火電廠其他電氣控制系統結構而言，分散控制系統的核心理念在于，將系統結構進行合理拆解，將不同管理人員、系統組件設備與功能模塊進行分部控制。從而使得在系統某一分部出現運行故障時，將故障問題的影響范圍加以隔離控制，以保障整體系統的運行穩定性。

2.2分級控制特征。分散控制系統的結構級別相對較為合理，采用分級結構框架，將不同的控制職責、功能模塊進行分級劃分，不但從根源上規避了系統組件之間出現摩擦等問題，還實現對了火電廠電氣系統與分散控制系統各項資源的合理利用、系統各項性能的優化提升。

2.3對外開放特征。分散控制系統具有較高程度的對外開放性，相較于其他火電廠電氣控制系統而言，可在分散控制系統運行過程中，結合或電廠實際發電與系統運行情況，對系統進行升級改造，增設新的功能模塊。

2.4高自動性特征。在系統運行過程中，系統核心的微處理器會結合系統實時運行情況，對系統運行過程中所出現的各類問題進行實時監測、提前發現與優化解決，這也大幅縮減了系統管理人員的實際工作量。

2.5自我診斷特征。分散控制系統的核心在于所配置的微處理器。而當前常見型號的微處理器設備普遍具備自我診斷功能。因此在系統運行中，微處理器會周期性對系統組件、火電廠所配置電氣設備的運行參數、情況進行掃描監測，并根據檢測結果判斷是否存在運行故障問題。

3.系統運用必要性

3.1提高資源利用率與火電廠經濟效益。由于分散控制系統具有高度自動性特征，不但會根據系統的實時運行情況、火電廠發電情況進行自動化控制，還借助于微處理器的高超數字運算能力，實現了對系統控制精度、資源利用率的提升，并因此為途徑降低火電廠運行成本。

3.2提高火電廠電氣自動化系統穩定性。在系統運行中，所出現各類運行故障問題的影響范圍都得到了有效控制，并不會對整體系統的運行效率造成嚴重影響。

3.3有效落實各項控制指令。由于分散控制系統的結構層次分明、信息傳輸速度快，因此不但可以將火電廠中所配置各類電氣設備的實時參數、運行情況加以集中監測顯示，還可保障所下達各項系統控制指令的快速、有效落實。

3.4全面性提高火電廠電氣自動化程度。相較于其他控制系統而言，分散控制系統的功能模塊、組件較為全面，從實時監測、故障診斷等多個方面共同著手，全方位提高火電廠電氣自動化程度。

二、火電廠電氣自動化中分散控制系統的應用

1.分散控制系統在火電廠網絡通信方向中的運用

在火電廠電氣自動化發展過程中，首先需要保障對火電廠所配置各類電氣設備運行參數的實時監測，才能在其基礎上綜合分析火電廠電氣系統的運行情況，并制定、下達各項設備運行指令。換而言之，各類系統運行信息、設備檢測信息的實時穩定傳輸，是火電廠電氣自動化程度的重要衡量標準，也是系統運行效率的前提保障。

而分散控制系統在火電廠電氣自動化領域中的主要運用方向之一，是對火電廠配套網絡通信系統的組建，將同軸電纜作為網絡通信系統中各項信號的主要傳輸媒介，將現場控制單元的監測信息進行接入，隨后將分散控制系統中樞紐帶所下達的控制指令進行傳輸。在當前火電廠電氣自動化領域中，分散控制系統則同時構建起實時網絡通信系統以及滯后網絡通信系統。其中實時網絡通信系統主要負責對設備監測數據、系統控制指令等重要信息加以傳輸，而滯后網絡通信系統則負責將其他重要性相對較低的信息進行滯后傳輸。這一網絡通信結構的構建，在充分保障系統運行合理性、規避各類故障問題出現的基礎上，最大程度提高了系統運行效率。

2.分散控制系統在火電廠電氣監測方向中的運用

在火電廠發電、運行過程中，由于作業環境較為惡劣、發電流程復雜，因此時常受到溫度、人為等因素影響，出現各類設備運行故障，并在問題嚴重時有一定可能造成嚴重的經濟損失、人員傷亡。因此在火電廠電氣自動化領域中，分散控制系統也被廣泛應用于電氣系統安全監測監控方向中，在火電廠內所配置各臺電氣設備出現運行故障問題時，通過對分散控制系統集中顯示的檢測數據、可視化圖表的綜合分析，分析故障具體類別、快速鎖定故障范圍，并采取相應防護措施，如切斷故障設備與其他運行良好設備的連接。

分散控制系統在火電廠系統監測方向中的應用流程為：作業人員提前在分散控制系統中設定不同設備、參數的合理范圍，隨后系統周期性對各類設備開展故障掃描、實時開展參數監測與傳輸工作。在監測到設備實時運行參數超出所預定合理范圍后，及時向管理人員進行預警，隨后結合運行故障具體表現形式，預判故障類別、控制故障范圍。

3.分散控制系統在火電廠安全防護方向中的運用

在火電廠發電過程中，盡管采用了多項安全預防措施，也仍舊會有一定的安全隱患無法根除。而分散控制系統也被應用于火電廠電氣自動化安全防護方向中。管理人員在系統中輸入相應的條件與執行指令，隨后開啟火電廠電氣控制系統的安全防護子系統，并將安全防護系統、電氣監控系統加以協同運轉，以實現對各項火電廠電氣設備運行故障問題的有效發現、提前預防。例如，在發現電氣設備存在運行異常、故障問題時，監測系統及時將預警信號，具體所監測故障設備的運行參數進行傳輸、預警，隨后安全防護系統則結合實際情況、自動化執行相應的安全預防指令，將設備故障問題進行控制。相較于火電廠傳統電氣控制系統而言，這一安全防護模式具有經濟成本低、設備故障問題的影響范圍與損失程度可控性強等應用優勢。而在分散控制系統部分組件以及火電廠電氣主設備出現運行異常故障后，系統則會自動控制冗余配置的設備組件接替故障組件、設備開展工作，這也在一定程度上進一步提高了火電廠電氣系統的運行穩定性與安全性，避免在單一設備故障問題出現后快速引起連鎖反應。

結語：在火電廠電氣自動化發展中，分散控制系統憑借其運算模塊的高度靈活組態性、多樣化的系統控制模式、高度運行穩定性以及簡略的組合儀表結構等應用優勢，在火電廠電氣自動化領域中得到廣泛應用，并逐漸成為火電廠電氣控制系統的未來發展趨勢。與此同時，也需要注重推動分散控制系統的數字化、開放化、綜合自動化發展，最大程度提高系統應用價值。

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