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DCS系统在火力发电厂电气设备中的应用分析【摘要】智能电网的发展对火力发电厂电气设备运行水平提出了更高的要求,本文基于此对火力发电厂的核心系统DCS进行了分析。首先介绍了DCS控制系统的相关概念,此后介绍了DCS系统在火力发电厂的应用,最后分析了DCS系统运行中的常见故障并提出了解决措施。【关键词】DCS系统;火力发电厂;电气设备引言随着智能电网的建设和发展,火力发电厂向着规模化、高效化、复杂化发展,对机组控制系统的自动化水平要求不断提高。分散控制系统(DCS)是控制机组生产运行的核心部分,其可靠稳定的运行直接决定着整个运行机组生产过程的安全、经济稳定运行。一、DCS控制系统的相关概念DCS(DistributedControlSystems,分布式控制系统)是指:通过多个计算机来对火力发电厂生产过程中的多个回路进行控制,并可以进行集中数据管理。DCS系统因此又被称为集散控制系统。DCS系统是火力发电厂机组的核心控制程序之一,它集成了控制(Control)技术、计算机(Computer)技术、通信(Communication)技术、显示(CathodeRayTube,CRT)技术的多级计算机系统,以通讯网络为纽带实现过程控制和监控控制。二、DCS系统在火力发电厂电气设备中的应用火力发电厂一般规模较大、占地面积广、内部体系庞杂,这些特征决定了对其电气设备的控制应该一方面注重全局调控,另一方面对其本地化问题不断进行响应和处理,实施分散集中控制。DCS系统具有灵活的组态软件、先进的控制算法、高度可靠性和开放的联网能力,完全符合火力发电厂的发展要求,因此近年来逐渐占据了大中型火力发电机组机、炉主控的自动化领域。以DCS在某火力发电厂烟气脱硫控制系统中的应用为例,为确保系统的安全稳定运行,采用了西门子PCS7的DCS系统,该系统基于过程自动化,实现了从传感器、执行器到控制器、上位机的全集成自动化,设置两个操作员站和一个工程师站,对进行烟气脱硫的两套机组进行监控,每套机组的脱硫岛系统中,都设有一个控制站,通过I/O模块采集和输出现场参数。通讯方面,I/O模块通过PROFIBUS现场总线与控制站相连,工程师站、操作员站、控制站通过工业级以太网相连,通过DCS系统能够方面的控制各个参数,有利于提升烟气脱硫的工作效率,降低现场人员的劳动强度。随着DCS技术的不断发展,其硬件和软件特性不断升级,在火力发电厂的各个工艺过程中的应用日益深入。目前,FSSS、DEH、SOE等都可以由DCS组态实现,机炉的整套电气设备均可以处于DCS系统的统一监控之下,大型火力发电厂的机、炉、电一体化控制成为主流趋势。近年来现场总线技术飞速发展,为DCS控制提供了新的发展空间,目前火力发电厂的第四代DCS系统中已经能够支持多种标准的现场总线仪表。三、火力发电厂DCS系统的常见故障和应对措施火力发电厂DCS系统的常见故障主要包括硬件故障、软件故障和人为故障三种,现将其常见故障及其应对措施归纳总结如下:3.1硬件故障火力发电厂运行环境相对复杂,受到高温、高热、粉尘等因素的影响,DCS系统中最常见的多为硬件故障。硬件故障常见的主要有DPU主控单元故障和I/O单元故障。(1)DPU主控单元故障DPU(DistributedProcessingUnit,分散处理单元)用于执行工程师组态的控制策略,用来实现系统的离散梯形逻辑控制、连续调节、过程控制算法,还具有数据的采集、变换、告警、记录等功能,是火力发电厂DCS系统的核心软件之一。DPU主控单元故障主要有DPU脱网、初始化程序异常、切换异常等。其中,DPU脱网的可能原因包括元器件严重老化、端子接触不良、主板故障、系统负载率过高等,DPU初始化程序异常的原因多为主DPU与从DPU之间的下位机程序出现问题,或是两者之间的DOC芯片兼容问题导致的。一旦出现DPU主控单元故障,应该立即检查报警日志,并对系统进行检修,及时分析故障原因并排除,对于出现器件老化或主板故障的DPU主控单元,应该立即更换相应的故障器件。(2)I/O单元故障I/O单元是DCS系统的模拟量采集元件,在运行中出现的I/O单元故障可能原因包括通讯线路接触不良、端子板接线虚焊、元器件特性不良、板卡因故损坏等。目前,I/O单元的故障率多与板卡的制造和安装工艺密切相关,因为I/O单元质量不过关导致DCS系统被迫停运的故障屡见不鲜。此外,火力发电厂内部运行环境相对恶劣,空气粉尘较大,I/O单元长期运行于高温环境下,一旦散热环境不佳,也很容易导致I/O单元出现接触不良或元件老化。针对这种情况,火力发电厂I/O单元在进行配置时,应该尽量将重要信号分散配置在不同的板卡上,用于同一个保护或控制系统的信号避免完全集中在一个控制站内,为系统硬件进行充足的容错处理,避免因某一块I/O板卡故障,