研究燃煤電廠DCS系統中的電壓控制節能方法

肖石 王成玉

（中核控制系統工程有限公司，北京 102400）

一、DCS系統探概述

DCS系統在國內被稱為集散控制系統，其主要功能特點為控制分散、管理集中，表現為以通信網絡作為紐帶的系統結構，通過在過程控制級和過程監控級形成，以此多級信息技術系統進行處理各類問題，常由計算機系統、通信網絡、顯示器以及控制系統組成。在DCS系統不斷應用于電廠發電生產后，不斷有效拓展它的應用范圍。科技工作者不斷開發出各類新類型的DCS操作系統，從而滿足了不同產品生產和不同生產規模的需要。DCS控制系統在系統設計理念方面也不斷改進，常以分散控制并且集中操作，分級管理卻又靈活配置作為其設計理念，現代信息技術手段在DCS系統中存在廣泛的影響，保證電廠中DCS系統的運行可靠性是保證電廠良好穩定的運行的基礎。

二、DCS系統相關功能

目前燃煤電廠節能控制研究的主要對象就是，如何利用DCS系統中的發電系統控制來提升燃煤發電的安全性能以及工作效率。下面我們主要闡述一下燃煤電廠DCS系統的主要功能，首先是能夠控制所有發電機組以及變電機組的閘門，其次是能夠自動控制發電機組的勵磁系統，第三是能夠自動控制輸電線路，最后是能夠自動控制所有的輔助保護系統。但是，在實際應用中，絕大部分的燃煤電廠DCS系統在電壓控制過程中存在著嚴重的能源損耗，如果不能降低不必要的能源損耗，將會引起熱量堆積，造成元器件絕緣性能降低，并縮短使用壽命。因此，如何降低燃煤電廠DCS系統中的能源損耗，已經成為電力領域一個熱門研究課題。當前節點，主要的燃煤電廠DCS系統中的節能方法包括基于PLC控制的節能控制方法，基于動態電壓調節的節能控制方法和基于能量損耗模型的節能控制方法。其中最常用的是基于能量損耗模型的節能控制方法。由于燃煤電廠DCS系統中的節能控制方法在節能減排方面能夠發揮巨大的作用，因此，該課題具有廣闊的發展前景，受到越來越多人們的重視。

節能技術在不斷發展與進步，以往的節能控制方法進行DCS系統的節能控制，在很大程度上受到了限制，不能真正發現DCS系統中的控制單元屬性，也無法提供確切的系統控制現狀及控制情況，容易導致不協調的問題以及浪費能源的問題。通過仔細分析以往方法的不足之處，我們不斷總結經驗，發現了運用電壓的分散控制完善DCS系統的節能措施。我們可以通過DCS系統的拓撲結構分析詳情，為新的節能措施奠定理論基礎，通過對各個控制單元的正向電壓和負向電壓進行調節，實現了DCS系統的節能。仿真實驗結果表明了改進算法在燃煤電廠DCS系統節能方面的優越性。

三、燃煤電廠DCS系統中的電壓控制節能方法

（一）合理選擇優化方案

節能減排要求的不斷提高使得節能設計的應用逐漸多用化。就燃煤電廠的DCS系統而言，其電壓控制系統節能減排的方式主要有兩種：第一，機械運作過程中，工程人員會通過獨立的控制軟件收集并計算設備的運行狀況，并通過計算結果進行設備頻段的調整。第二，DCS系統自身就帶有必要的計算系統，其只要將設備運行的各種信息完整錄入，即可實現設備最佳變頻變壓的確認，然后進行調整即可。

實踐過程中，通過對這種技術方式應用評判，不難發現，較強的變成語言和數學計算功能是前者的明顯優勢，并且操作方法相對簡單；然而，其需要必要的硬件設備和通訊設備進行技術保證，一旦通信條件的制約因素較大，就會使得設備的計算及控制性能降低，影響系統整體的可靠性。而在DCS自帶計算系統中，雖然設備的調試相對復雜，且計算功能并不突出，但是，其不需要外加設備的輔助，并且對于外在環境的適用性較強，避免了調試過程中的環境干擾。因此，通過DCS系統自帶的軟件進行電壓控制系統運行狀況的計算分析，并進行必要的節能設計是提高燃煤電廠設備運行效率的有效方式。

（二）科學設計系統硬件

一般情況下，節約成本，方便施工是電壓控制系統硬件設計的重要原則，其具體的硬件設計內容包含以下方面：

第一，傳統的I/O模塊，其輸入輸出通道和工作電源是處于同一敞開區域的，一旦一個區域的設備故障，就對會其他設備造成影響；進行硬件優化就必須對其進行模塊隔離；第二，主控模塊是整個控制站的核心，其負責了整個設備各項功能的協調與分配，因此，必須對其進行可靠性保證，目前，運用協同雙處理器是確保其運行良好的重要手段，同時，為確保其信息傳遞的可靠和效率，高傳輸頻率的太空網也可投入使用；第三，設備運行的數據轉發意義重大，作為I/O組件的核心，對其的優化應注重多通訊模式的轉換以及熱備用冗余的處理，使得即便某一傳輸設備故障，其數據消息也可以通過其他方式進行傳遞；第四，DCS系統的操作站應建當前主流的機型作為其處理設備，保證基本的硬件滿足電壓節能控制要求。譬如，在CPU處理設備上，其主頻的頻率不低于3.2GHz，而在存儲容量上，最基本的存儲不小于500GB等。

結束語

DCS系統電壓控制節能效果的提升是一個持續發展的過程，在一定程度上，這個過程的實現以設備的良好運行為基礎。對于燃煤電廠管理人員而言，其只有不斷研究DCS系統設備的運行性能，并采取科學的方法對其進行技術設計與優化，才能保證電壓節能控制的質量，從而實現企業經濟效益的增長，推動企業發展。