基于DCS的核電廠電氣系統改進和應用

劉海林

摘 要：隨著社會的發展，電力行業發展迅速，核電廠的電氣控制系統，是保證整體發電水平穩定性與連續性的重要基礎。在社會整體信息化水平不斷提升的過程中，電氣控制系統的智能化程度也得到了相應的提高。文章從DCS系統的概念入手，對其在核電廠的電氣控制系統中的應用進行分析，為相關研究提供必要的理論參考。

關鍵詞：DCS;核電廠;電氣系統;改進和應用

引言

分散控制系統在核電廠中的應用逐漸增多，但是大部分都集中在核島和常規島控制等部分，在電氣系統之中的應用較少。這樣的現狀嚴重的限制了核電廠反應堆、汽輪機、發電機和電氣系統的統一發展，無法有效的促進三者之間的平衡。所以為了能夠有效的提高反應堆、汽輪機、發電機和電氣系統平衡與完善，必須要增強電氣監控系統與核電廠全廠分散控制系統相互融合，共同發展。

1 DCS系統的特點介紹

DCS當前已經被廣泛的應用在核電廠和核化工等領域，DCS的主要特點和優勢如下：

1）可靠性較高。DCS系統不是由單獨一臺計算機完成的，而是由多臺計算機共同實現的。如果某個計算機出現故障，不會導致整個控制系統崩潰。此外，每個獨立系統的任務分散，單個計算機只需負責單一任務，便于依據用戶功能需求進行系統結構設計，這也在很大程度上提升了每臺計算機的可靠性;

2）開放性較廣。DCS系統具備模塊化，開放性和標準化的特點。如果需要擴展或更改電氣系統，可以通過激活新的計算機訪問系統信息網絡將其從系統中移除，它不會影響其他系統的工作，因此DCS系統的開放性比較好;

3）系統運行靈活。DCS系統結構是基于控制應用對象的軟硬件組合，DCS系統要經過測量與控制信號以及相互連接來建立關系，采用合適的算法控制規律進行應用，需要應用的監控畫面是由從圖形庫調用的相關圖形組成，控制系統可以根據需求較為方便的構成，以實際需要進行系統的運行控制工作，系統運行極為靈活，從而能夠很好的滿足核電廠控制需求。

2 基于DCS的核電廠電氣系統改進和應用

2.1 DCS系統的應用目的

從核電廠角度來講，應當使日常工作的展開與時代發展保持同步，并且不斷的將電氣技術系統進行更新升級，以此實現運行過程中的穩定性和完善性，使電氣系統的正常運行得到保障。其中，對于DCS系統的應用目的主要有以下幾點。第一，可以提高核電廠電氣系統的穩定性，使系統的運行過程更加可靠。在具體的運行中，可以利用DCS系統實現原有系統的改造升級，提高整個系統的安全穩定性，并簡化工作人員在終端操作中的繁瑣環節，通過智能化方式完成對整個系統的控制。第二，電氣系統的操作具有一定的復雜性，使工作效率大打折扣。在DCS系統中，加強了計算機智能控制的范圍，在整體控制的操作下，完成了集中運行的操作目標。通過DCS系統，將原有系統中的操作集中起來，實現了系統化管理，使工作人員的工作量明顯降低，只需要在電腦前就可以完成對所有項目的有效操作。第三，DCS系統是實現電廠電氣自動化操作的有效途徑，在其提供的監控方法中，可以有效地提高對電氣系統各個環節運行的監督、控制水平。因此，電廠的科學化、效率化生產過程離不開DCS系統對整體運行的技術支撐，是提高電廠運行、管理等綜合能力的強有力保障。

2.2測點保護

核電廠設備在運行過程中，溫度是狀態判斷的關鍵數據。例如：反應堆進口與出口溫度、輔機運行情況、電氣運行狀態等等，測點存在于核電廠的每個環節當中。在DCS中，測點反饋的數據已經不僅僅可以用作數據參考，可結合電氣控制系統，做到回路保護。例如：一回路平均溫度調節系統主要受二回路功率的影響。當二回路功率改變時，如果不做任何調整，則會引起平均溫度反向變化，平均溫度變化又會引起堆功率反向變化。整個溫度控制過程中，DCS通過測點采集溫度，然后控制功率調節棒的位置。在核電廠中，熱工測點可對自動化控制起到重要作用，需要加強溫度測量時的保護。

2.3核電廠電氣DCS系統連接方式

從目前DCS在核電廠電氣控制系統中的應用情況來看，電氣監控系統與DCS連接主要采取兩種方式，即硬接線方式和現場總線連接方式。這兩種方式都有具體的工作環境要求，所以通常來說，將兩種方式相結合，能夠有效的提升核電廠電氣DCS系統連接的穩定性，提高抗干擾能力，減少了維護與檢修的工作量，提高系統運行的安全與穩定。而且這兩種方式相結合，能夠達到優勢互補的目的，減少了核電廠電氣DCS系統整體的投資成本。由于大部分工藝聯鎖和控制相關開關量的通信方式采用了硬接線加通信方式，或者只保留熱工聯鎖相關電動機回路的硬接線，所以存在很多方面的優點。例如，通過硬接線加通信的方式能夠取消DCS中變送器、I/O卡件、機柜以及連接電纜等不必要的功能，會減少應用成本，為核電廠電氣運行與維護提供了全新的發展平臺，并且也能夠有效的轉變核電廠管理方式，提高核電廠的生產效率。而且通過DCS系統的接入，能夠展現豐富多樣的信息，保證信息數量的控制系統得到有效擴展。

結語

在我國經濟步入新常態的大背景下，電力需求缺口持續擴大，促使電力市場間競爭日益激烈。因此，核電廠秉持具體問題具體分析的工作原則，加大對于融入DCS系統的重視程度，持續優化簡化運行維護流程，不斷增強電氣系統監控水平，消除影響機組運行安全性及可靠性的風險因素，嚴格控制總體運營成本投入，為核電廠謀取更多的經濟效益。

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