1火电厂DCS运用所取得的成就和存在的问题

在曩昔的十多年里，DCS在火电厂的普遍运用极年夜地提高了火电厂自动化水平。

(1)作为机组监视和控制的主要手段。在机组分部试运行和整机启动调试进程中，DCS已能阐扬作用，加速了机组安装调试的进程；机组正式移交生产时庇护和控制系统的主要功能均已能投进使用；为确保机组平安经济运行作出了进献。

(2)广年夜运行人员已起头熟悉和信任CRT/键盘操作方式，并正在慢慢解脱对常规仪表和控制装备的依赖。300MW及以上火机电组均实现了单元集中控制，在单元控制室里实现对机组正常运行的监视和控制；在就地配合下，完成机组的启停操作和事故处置，为慢慢过渡到机炉电统一操作缔造了条件。

(3)电厂辅助生产车间和辅助生产系统(如输煤、除灰、化水等)均采用微机型可编程控制器，实现顺序控制。

(4)DCS完全依赖国外进口的局面正在起头改变，国内自动化仪表制造行和电厂自动化研究单元经由过程技术引进和技术合作，在工程实践中逐渐堆集经验，已能自力承当DCS系统组态和运用软件设计、现场调试和培训工作，为下降DCS的造价作出了进献。

可是，同蓬勃国家相比，还存在以下几方面较着的差距：

(1)虽然随着调试、运行经验的堆集，DCS的靠得住性已年夜年夜改善，可是DCS使用中的隐患依然存在，硬件故障率高，死机现象、冗余切换故障等依然时有发生。某些DCS的功能，如性能计较、机组自启停、组级顺控逻辑、操作指导等，在许多电厂中还未能投进，DCS在提高机组经济性方面的效能还没有充实阐扬出来。由于缺少切实可行的测试方式和手段，有些DCS性能指标没法进行考核和验收，许多性能指标远没有到达。

(2)DCS主要依靠进口，国产化进程跟不上DCS技术成长和更新的速度，由于DCS市场竞争剧烈，价格被压得很低，DCS供给商在工程设计和运用软件开发方面均不成能有较年夜的投进。从而造成了DCS的性能不竭提高而运用软件障碍不前，进步前辈控制软件不能推行运用的局面。

(3)国内年夜院校和科研单元，在进步前辈控制软件和化软件开发方面，也取得了一些功效。可是，由于没有同DCS制造厂紧密亲密连系，未能实时将研究功效工化。

(4)电厂自动化设计工作仍处于较低水平，远远跟不上DCS和控制技术的飞速成长。由于电厂采用DCS以后，控制逻辑均由计较机软件完成，控制系统逻辑设计的年夜部门工作从电力设计院转移至DCS制造厂，这意味着DCS制造厂应对控制系统性能负主要责任，电力设计院仅承当编制技术规范书、提供根蒂根基资料和控制要求、确认DCS制造厂图纸文件和安装接线设计等工作。设计院往往忙于安装接线设计，轻忽对于控制逻辑图简直认和控制策略的研究，加上较少深进介入系统验收和调试，久而久之，电力设计院在控制系统设计方面的技术和长逐渐衰退，也没法对DCS技术有更深进的熟悉，不能实时解决DCS调试和投运进程中遇到的问题。多年来DCS技术规范书一直未能作过实性修改和更新。

(5)由于DCS市场竞争剧烈，各DCS厂商的技术势和市场份额也不竭变换，吞并和重组时有发生；而用国产DCS系统也有了一定成长；是以，迫切需要对推荐的DCS供给商名单作适当调整，并着手制定更灵活、更规范的DCS采购政策，使得技术上处于势的DCS系统能尽快在我国火电厂获得运用。

2火电厂自动化成长的新课题

厂网分隔、竞价上网，用户选择电厂是市场经济成长的必然趋向。面临电厂走向市场的严肃形势，电力设计的使命不再仅仅是设计一个技术进步前辈或造价低廉的电厂，而应当是设计一个面向市场、具有竞争力的电厂。电厂自动化设计必需有新的思绪和新的突破。

2.1进一步扩年夜DCS的运用范围

(1)为了使机炉电单元控制水安然平静单元控制室安插加倍协调，真正过渡到机炉电统一操作，实施单元机组集控值班，把DCS的运用范围扩年夜到发机电—变压器组和厂用电系统的控制，是合乎逻辑的成长。国家电力公司热工自动化向导小组已决议加速电气控制纳进DCS的试点和推行运用的步伐。今朝正在着手制定有关技术划定，研究解决电气控制对DCS的特殊要求，厂用电公共系统控制方式、后备操作设置等问题。

(2)在扩年夜DCS运用范围时，虽然用DCS实现DEH、MEH和AVR、ASS及电气庇护等功能，在技术上不存在坚苦的，但斟酌到这些系统对机组平安运行的关头作用，和传统上是随主机成套的现实情况，今朝仍采用用装配为好，但应妥帖解决与DCS的接口问题。

(3)鉴于DCS正向开放系统成长，DCS与PLC正在相互渗透，两者的互连问题已不再突出，这为在单元控制室实现电厂辅助生产系统监控，削减辅助生产系统控制点缔造了条件。电厂中的辅助生产车间和系统很多，如输煤、除灰、补给水处置等，他们都有各自分歧的工艺流程和控制要求，和分歧的采购渠道和采购方式，而且各电厂对辅助生产系统也有分歧的经管方式，是以对新建电厂，在设计早期就应看成好整体设计，合理肯定电厂辅助生产系统的控制方式和控制点设置，明确DCS与PLC的接口方式，为实现辅助生产系统单元控制室监控缔造条件。

2.2　进一步提高DCS的功能

随着微电子技术的成长，DCS涣散处置单元(控制器)的存贮能力、运算速度成倍提高，能完成更复杂的数值和逻辑运算。DCS正被赋予越来越壮大的能力。

近年来，国外在DCS运用领域里，主要在以下几个方面有所进展：

(1)扩充了尺度控制模块(算法)库，出格是增加了进步前辈控制模块，如模子参数预估器、Smith控制器、模糊控制器、状态变控制器等，并已在电厂控制系统中获得了运用。

(2)开发了许多用的进步前辈控制软件和化软件，如Bailey公司开发的“燃烧控制化软件”、“给水加热器热力化软件”、“自由压力运行(freepressureoperation)机炉协调制策略”；又如ABB和Siemens公司开发的机组化控制系统MODAN和NUC，和采用凝结水节省的机组控制模块(unitcontrolusingcondensatethrottling)都已取得了许多使用绩。

(3)开发了许多机组性能诊断和性能化软件，如OPTIMAX软件包(ABB)；SR4机组性能分析和化软件包Steag－ketek；TDY－DKW汽轮机效率分析软件包(Siemens)；DEB500协和谐自动化软件包(MCS)等等。

OPTIMA－MODI软件包是一个家系统，可以向操作员提供进程诊断信息，实现操作指导，该软件已在美国Roxboro电厂使用。DEB500协和谐自动化软件是美国电力研究院和MCS公司配合开发的，用于改善调峰(cyclicoperation)机组的监视和控制，以知足热电联产电厂(cogenerator)和自力发电厂(IPP—IndependentPowerProducers)迅速增加，厂网分隔，对电厂自动化提出的新要求。

DEB500软件包包括三个部门：

　　—电厂自动化协调器(PlantAutomationCoordinator)

　　—电厂进程制约协调器(ProcessConstraintCoordinator)

　　—电厂评估监视器(PlantAssessmentMonitor)

　　其中，电厂自动化协调器，包括了：

　　—单相装备的控制算法

　　—功能组控制算法

　　—电厂启停操作指导算法

　　它可以顺应分歧水平和范围的自动化策略，从单个辅助装备的自动化直到用一个按钮起动整套机组。该自动化协调器已在美国EnlergyslewisCreek电站1号、2号机组和Nelson电站4号机组使用。

　　为了提高我国电厂DCS的运用水平，我们应当加年夜运用软件开发的力度。首先，充实挖掘DCS的潜力，充实哄骗DCS所提供的控制模块(算法)，设计出完善、进步前辈的控制逻辑，并适当引进国外进步前辈控制和化软件，组织消化吸收，以便洋为中用。对于国内已开发成功的运用软件，应适当缔造条件在现实工程中采用，以加速工化。

2.3　关于DCS采用物理涣散安插和现场总线技术

　　在80年月中期，物理涣散曾作为DCS的主要点被年夜肆衬着过，但在我国年夜大都火电厂并未采用物理上全涣散的方案或仅采用了部门远程I/O。缘由是DCS制造厂和电厂都希看电子装备能工作在较好的情况下；电厂斟酌检修调试利便，都不愿意承当物理涣散带来的风险。

　　现在，削减电缆费用，从而下降工程造价的呼声越来越高，加上DCS硬件靠得住性和情况承受能力不竭提高，系统通讯技术不竭成长，DCS硬件物理涣散安插方案又成了人们关注的热门。笔者认为DCS物理涣散方案不应当一哄而上，应当对当前DCS在电厂运用情况和DCS硬件对情况的要求，作深进查询拜访以后慢慢实施。今朝，可以首先扩年夜远程I/O的使用范围。年夜大都DCS远程I/O模块的工作情况温度为0～50℃(个体系统可达0～60℃或0～70℃)。各DCS远程I/O柜防护品级也不尽不异，是以，远程I/O的安装地址应在设计中精心地选择，既要尽接近测点或被控装备，又要有较好的情况条件，需要时机柜应当加装空调或透风举措措施。另外，可将电子装备室分成几个，将控制器(或涣散处置单元)涣散安插，以到达削减电缆的目的。

　　DCS物理涣散方案，可以同现场总线(fieldbus)技术的运用紧密亲密连系。现场总线是用于现场仪表装备(智能型，带通讯接口)与控制器之间的一种开放的、全数字化、双向的通讯系统。

　　采用现场总线技术，可以提高系统精度，改善控制品，简化控制系统机柜，年夜削减电缆，便于调试和维修。有资料估，与常规系统比力，采用现场总线技术，可以使电缆、调试和维修成本节省约40％以上。

　　现场总线技术的关头是：制定现场总线通讯技术尺度；依照尺度生产各类自动化产物——传感器、执行器、驱动装配及控制软件。由于种种技术和商上的复杂身分，现场总线的尺度至今没有出台，而处于众多现场总线尺度并存的局面。可是由于现场总线技术诱人的越性，现场总线产物的开发和现场总线技术的运用依然取得了很年夜的进展。

　　今朝上现场总线有40多种，影响较年夜或运用绩较多的有：

　　—FF(FieldbusFundation)

　　—PROFIBUS

　　—WorldFIP

　　—LONWORKS

　　—CAN

　　其中，PROFIBUS已成为德国国家尺度和欧洲尺度。支持该尺度的产物，已有1500种(包括芯片、软件、测试工具)，在市场上据有较年夜份额，截止1998年6月在已安装200万台PROFIBUS产物。PROFIBUS在我国火电厂也有运用实例，主要是用于毗连远程I/O和电厂辅助生产系统中的PLC。

　　由于现场智能化仪表价格较高，现场总线技术在电厂使用绩较小，现场总线技术在我国火电厂中的推行运用尚需时日。可是，现场总线技术的泛起，给自动化仪表领域带来了又一次革命，基于现场总线的控制系统(FCS—FieldbusControlSystem)在不久的未来势必取代传统的DCS。是以，我们也应当积极跟踪现场总线技术的成长，有步序地在火电厂中运用。在今朝现场仪表装备不完全具有现场总线通讯接口的情况下，可首先采用现场总线毗连远程I/O或PLC，在电厂辅助生产系统中加以推行。

2.4　加速电厂经管自动化的进程，提高电厂综合自动化水平

　　今朝电厂自动化设计主要针对电厂工艺进程的控制和监视，即进程自动化，这无疑是十分重要的，电力买方市场的形成，要求不仅能保证电厂平安满发，还应当想方设法下降运行和维护费用，缩短检修时间，提高装备使用寿命，合理哄骗电厂资本，是以电厂经管自动化水平必需年夜力提高。

　　近年来，许多电厂自行增加了MIS(ManagementInformationSystem)或电厂经管系统(PlantManagementSystem)，实现实时信息、档案资料、装备维修、财政、人事经管和办公室自动化。由于MIS是在投产后添加的，其同已有控制系统的接口难以做到完善和规范。为了顺应工场经管自动化的要求。国外很多DCS厂家已开发了许多MIS功能软件，如Siemens公司的电厂经管软件BFS＋＋，Bailey—Hartmann—Braun公司的ContronicMPMS，已在许多电厂中获得运用。许多DCS在系统整体结构上也增加了电厂经管层，以实现与MIS的无缝毗连，这些都为实现电厂MIS功能缔造了条件。是以，应将MIS纳进电厂自动化设计范围，综合斟酌电厂进程自动化和电厂经管自动化，并引进和开发电厂性能化软件、装备经管软件以使电厂经管水平有实的改善。

　　另外，为顺应电厂竞价上网的要求，电网的负荷调剂将从EMS直接控制机组转变为控制电厂，由电厂按各机组的运行情况分配负荷，完成电厂负荷经济分配使命。这也是应当认真研究的课题。

3改良火电厂自动化设计之我见

　　面临电力工新形势和技术高度成长所提出的新挑战，电厂自动化设计工作应当在以下几个方面有所前进：

　　(1)不竭跟踪DCS技术成长，出格是现场总线技术的成长。研究进步前辈的控制理论和策略在电厂中的运用，消化和吸收国外的进步前辈控制算法和化控制软件。在深进学习年夜型机组运行操作经验的根蒂根基上，索求和开发合适中国国情的机组控制策略和软件。

　　(2)学习和研究燃气轮机和联合轮回电厂和轮回流化床汽锅控制技术。

　　(3)凭据技术成长和电厂需要，修改和更新DCS技术规范书，制定适合国情的DCS的评标法子，规范DCS的招标和采购工作。

　　(4)年夜力研究控制室设计，解决电气控制进DCS、运用年夜屏幕显示、削减和取消常规仪表等给控制室设计带来的新问题。改善电缆和装备安插设计，以顺应DCS物理涣散的要求。

　　(5)把MIS设计纳进电厂自动化设计范围，在总结现有电厂MIS使用经验的根蒂根基上，编制MIS技术规范书。研究由于电厂竞价上网对电网负荷调理、电厂负荷分配和机组负荷分配和机组负荷控制等方面所提出的新问题。

　　(6)改善设计经管，促进重组

　　今朝，我国电力设计院的经管模式和设置，远远不能顺应电厂自动化的成长，必需尽快进行改造和重组。这包括与自动化有关的重新化组合，重新划定各的工作分界限，以利于电厂综合自动化水平的改善和设计深度和的提高。