DCS在电厂电气监控中的应用

摘要：随着时代的发展和社会的进步，在电厂电气的监控系统中逐渐应用DCS系统，这样能够有效地针对电气系统监控中的分散控制系统的不足进行分析，进而能够确定当前电厂电气的监控系统促进电厂机组的监控系统未来的发展。文章就DCS在电厂电气监控中的应用进行了探讨。

关键词：DCS；电厂电气；电厂机组；监控系统；火力电厂 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2015）10-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0878

火力电厂中的自动化包括电气自动化和热工自动化，其中电气自动化中应用了DCS监控系统，但是这种系统存在一些问题，本文就电力系统中DCS的实际应用情况进行分析，进而总结电厂电气监控系统未来的发展方向。

1 DCS的含义及特点

DCS集散控制系统主要在20世纪70年代中后期开始出现，该系统主要是综合了控制技术、图形显示技术、通信技术以及计算机技术，并且其核心为微小型计算机。DCS利用多台微小型计算机进行功能上和地理上的分散控制，同时还能够利用高速数据通道集中收集各个分散点的信息，从而对信息进行集中操作和监控。DCS设计的主要原则是集中操作、分而自治、分级管理、综合协调、分散控制，这样其系统不仅具有集中化的操作显示和信息管理功能以及控制功能，同时具有采集、处理大规模数据以及信息通信的功能。目前DCS已经应用于各个行业中的监控管理，它采用先进的生产管理和监控技术，已经在各个行业中的应用中取得了巨大的经济效益和社会效益。

DCS的主要特点有五点，分别是：（1）友好性。应用DCS系统显示比较直观，方便操作，同时能够提供装置运行下的可监视性。该系统能够为用户提供包括过程控制组态、报表组态、画面组态、系统组态等组态软件，使系统能够灵活扩充；（2）实时性。通过人机接口，DCS能够实时地收集、处理、记录、操作、控制、监视数据变化，并能够实现对组态回路以及系统结构的在线修改和在线维护；（3）独立性。DCS中的每一个工作站都能够通过网络接口进行连接，并独立进行任务完成，这样能够有效地分散危险性和控制负荷，使系统有较强的可靠性；（4）灵活性、可扩充性、适应性。DCS系统主要是积木式结构，其软件和硬件设施是按照标准化、模块化、开放化进行设计，能够通过组态软件进行填写一些表格式的操作来改变某些控制方案和配置，就能够改变生产的流程和工艺；（5）协调性。DCS系统中的工作站能够互相传递各种信息，优化处理数据和系统的总体功能，利用比较可靠、安全、实时的网络和通信网络协议，进行协调工作，实现信息的共享。

2 电厂中DCS的应用以及存在的不足

2.1 热工自动化中的应用

在发电厂中，主要是在老机组改造和新建的机组中应用热工自动化DCS分散控制系统，它能够有效地监控机器设备和炉子的运行。按照功能，DCS可以划分为数据采集系统DAS、顺序控制系统SCS、模拟量控制系统MCS。在整个控制机组的电以及机炉的过程中，不同的控制系统的特点和作用是不同的，因此在热工自动化的控制系统上又改造出了旁路控制系统BPC、电气监控系统ECS、旁路控制系统BPC、汽机保护系统ETS、机炉协调控制CCS、汽机电调系统DEH、锅炉燃烧器管理系统BMS、锅炉炉膛安全监控系统FSSS等监控系统。

2.2 电气系统中的应用

在电气监控系统中已经开始应用了DCS，并能够有效地进行记录、越限报警、基于CRT的画面显示。但是DCS实际的运行状态一直是利用安装在盘台上的数字或者是模拟信号灯以及仪表进行数据显示，这样就导致电气整个系统在运行过程中反映的信息不够完整，无法达到信息共享，同时电气系统只能按照专项功能进行运行操作，这样就还要另外设置专门的操作开关或者是按钮进行。目前电气系统中应用DCS存在的不足主要是：通信数据存在问题；由于该系统没有统一的规范，通信的接口连接存在问题；通信由于不够稳定，经常会导致通信中断，导致电气的联锁存在问题；没有体现出DCS的联网自动化优势，导致功能上存在问题；系统的接入存在问题，进而制约着电气系统的自动化综合发展。

3 电气监控管理系统中DCS的应用

在电气的监控管理系统中应用DCS，能够有效地增强原有系统的功能性，其中采用分散分布式技术的微机自动化系统能够有效地测量和保护装置进行就地安装，通过现场总线将开关柜进行连接，通过通信管理机连接到后台机上。

3.1 电气监控系统中现场总线的应用

现场总线主要是连接控制室系统和现场仪表，形成双向的、多站的、全数字化的通信系统。由于现场总线是与现场仪表相连接，因此现场总线是处于通信系统的底层，并能够实现双向的、多变量的通道，改变了传统的通信系统只能单向、传输一个参数的缺陷。众所周知，现场总线是基于数字化通信系统，它能够在控制室和现场之间进行双向的、多变量的通信，同时随着不断提高的通信距离、通信速率以及抗干扰能力技术，现场总线通信控制系统已经成为集散控制系统DCS、集中式数字控制系统之后的新一代有效控制系统。

3.2 电气监控管理系统整体的设计

3.2.1 软件结构。电气监控管理系统的软件结构主要是包括五个部分，分别是：（1）人机界面子系统，该系统主要是包括在线部分和离线部分。在线部分主要是实时进行子系统的运行，将系统中发送的信息数据进行显示，并能够使监控系统运行的工作人员进行实时的交互工作；离线部分主要的功能是提供对画面的绘制和组态配置工作，这样就能够定义需要显示的界面，并能够对界面显示的信息进行配置工作，提供必要的报警曲线、棒图、信息等，通过历史数据库中的信息进行查询和信息显示；（2）实时的运行子系统。该系统能够实时地负责电气监控系统中各个工作站的实时通信、整定、监测、数据处理分析、维护信息等工作，是整个电气监控管理系统的核心和基础；（3）报表管理子系统。该系统主要是对报表进行自定义、打印、数据统计以及存档等工作；（4）数据库组态子系统。该系统主要是对电气系统进行整体的描述，并能够为电气监控系统中实时运行系统提供相关的运行参数设置，使用数字化方式将电气监控系统的运行完整地记录下来，并自动保存在实时数据库中；（5）高级应用子系统。该系统主要是使电气系统实现联网，并在电气监控系统建立之后，使之能够应用主站的许多高级应用功能。

3.2.2 硬件结构。在电厂电气监控管理系统中，主要是通过现场总线将自动装置和电气中众多的保护系统有机地结合起来，利用通信管理装置将系统的硬件设施连接到电气工作站和DCS系统中。电气监控管理系统的基本控制系统是由DCS系统完成，电气工作站主要是进行电气的监视维护工作，并且在联网的状态下优化信息，加强对信息的管理，使电气系统能够正常运行。

电气监控管理系统中的硬件结构主要是分三个层次，最底层的前置机，是通过现场总线连接到通信的管理层，它主要是保护测控层的设备，并能够处理和分析这些设备中的通信信息，处理之后通过以太网通信结构将这些信息传递给电气主站层的数据库服务器或者是工作站。值得注意的是DCS系统也是通过以太网和电气监控管理系统连接的。

4 结语

随着信息时代的到来，我国的电厂电气监控系统发展十分迅速。但是电气系统中的整体控制水平并没有得到有效的提高，这样就导致整个监控系统工作不协调，其管理水平、监控技术仍然有许多需要改进的地方。随着发电厂电气设备微机化以及现场总线技术的应用和提高，在电气监控管理系统中采用数字通信方式和DCS系统相关技术，改善了电厂电气的自动化技术水平，同时也提高了电气运行管理水平，因此在电厂电气监控系统中应用DCS技术和系统能够促进企业的发展。

参考文献

[1] 王重生.发电厂的计算机控制[M].北京：水利水电出版社，2011.

[2] 张建.计算机测控系统设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3] 李玉文.火电厂计算机控制技术与系统[M].北京：水利水电出版社，2013.

作者简介：陈玲（1983-），女，江苏阜宁人，大唐新疆发电有限公司准东筹建处技术员，研究方向：电气运行。

（责任编辑：秦逊玉）

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