摘要：提出了火電廠電氣控制進入DCS的目標：完善和提高電氣控制運行的監(jiān)控能力和水平；提高電氣控制系統的可靠性和單元機組達到*集控運行能力．分析了用DCS實現電氣控制各個項目的特殊性和可行性；探討了火電機組電氣控制進入DCS的控制系統構成方式．
　　　　
　　1、電氣控制進入DI的目的
　　
　　1）完善和提高電氣系統的運行監(jiān)控能力和水平．整臺發(fā)電機組都采用現代化工具和手段實現高水平和完善的監(jiān)控，更有利于實現整個發(fā)電機組的綜合自動化，提高管理水平．目前，電氣系統重要的運行參數和狀態(tài)顯示及操作已進入DCS，實現了DCS對電氣系統的監(jiān)視與控制，很好地實現了整個機組（機、爐、電）的綜合自動化和廠級運行管理．
　　
　　2）提高電氣控制的可靠性．一是由于DCS自身具有很高的可靠性，而且可以通過配置冗余等形式的控制系統替代原有的固態(tài)邏輯和繼電器，提高控制的可靠性；二是可以省去大量操作終端，避免如硬接線、開關、按鈕等引起的故障；三是由于內部構成大量的聯動邏輯，設置了操作閉鎖和操作準許檢查邏輯，減少了人為誤操作的可能性。
　　
　　3）達到*集控運行的能力．由于全部電氣的操作、監(jiān)控都進入了DCS中，并與機組控制構成綜合自動化系統，使運行人員可以在任一DCS的終端（CRT）上，對包括電氣系統在內的整個機組進行監(jiān)控和干預，使單元機組具有了以1名主值班員配若干輔助值班員進行運行監(jiān)控的真正集控運行能力．
　　
　　2、電氣系統控制的特點
　　
　　1）電氣系統的測量量是電流、電壓，其他參數如電度、功率、電抗、相位等都屬于電流、電壓的二次參數．測量的手段為PT、CT以及相應的電量變送器，狀態(tài)測量只有開關的輔助接點，電氣控制對象是斷路器、開關、接觸器，但對控制系統的輸出直接動作的是電磁線圈．從輸入、輸出看比較簡單，但是它們交叉在交流回路中，就對控制裝置提出了更高的抗干擾要求．特別是對那些輸入參量進行內部的二次運算處理比較麻煩，專業(yè)性也很強，這是電氣控制系統從輸入上對控制裝置提出的特殊要求．目前的DCS裝置還不具備直接接受PT、CT信號和進行電氣系統要求的二次參量特殊處理的能力，通常只能接受變送器的信號．
　　
　　2）電氣參量的變化速度和異常狀態(tài)的發(fā)展速度是ms級的，保護、連鎖系統邏輯運算、輸出動作也必須是ms級的．因此，電氣控制對自動化裝置本身的信號采集、運算處理速度要求也很高．如果要讓DCS完成這些功能，則必須加快局部過程控制站的處理速度，過程控制站的處理速度加快，則處理能力和容量降低，必將導致硬件增加或者影響到其他功能的正常實現．
　　
　　3）電氣控制專項的功能．如發(fā)一變組、發(fā)電機勵磁調節(jié)、故障錄波、發(fā)電機自動同期等，其內部功能運算處理有很強的專業(yè)性，目前DCS內部可調用和組合的功能很難*這種要求．
　　
　　4）電氣系統運行過程中操作量極少，過程參數的調節(jié)也很少，除勵磁電壓外幾乎沒有可調節(jié)的量，運行過程的異常狀態(tài)大都是由保護裝置自動處理的．電氣系統的正常操作是對電氣局部系統和裝置的切投、運行方式的切換．這類操作頻率低，操作的速度響應要求也不高，但是對操作的準確性要求高．
　　
　　5）隨著微電子技術和數字控制技術在電站的廣泛應用，電氣控制裝置的數字化、微機化已有長足的發(fā)展．針對電氣控制系統特點，開發(fā)研制的以微處理機為核心的電氣控制裝置，如微機發(fā)一變組保護裝置、微機勵磁調節(jié)裝置、微機故障錄波器、微機自動同期裝置等．經過多年反復的研制、試驗、完善，其性能、功能、實用性比I）CS更適合電氣系統，可靠性也已不低于DCS．
　　
　　3、控制方式探討
　　
　　結合DCS及電氣控制系統與裝置的現狀，可以得出DCS實現電氣控制的基本原則應該是，電氣控制的核心功能要充分應用原有的微機數字化裝置來實現．如發(fā)一變組保護、發(fā)電機勵磁調節(jié)、故障錄波等，這些裝置和系統的工作狀態(tài)、動作結果、經過裝置處理后數字化的輸入信息，就是通過通訊方式送人DCS中的。同時要保證這些控制系統在功能上自成安全獨立運行的體統，脫離DCS，無須外部干預就可以保證電氣系統運行安全．
　　
　　目前DCS已經能夠實現的功能，就應該在DCS中實現，許多廠家的DCS中已有相應的模件，而且這些功能的實現和汽輪機的數字電液調節(jié)系統（DEH）密切相關，使用D實現這些功能有利于減少通訊量和I／0點，更經濟可靠一些．系統和裝置各自的投切邏輯，可以選用PLC實現．這一類控制邏輯關系比較簡單，但I／O量比較大，使用PLC比較經濟，而且可以和I）CS進行數據通訊．為了提高可靠性，可采用冗余方式配置控制系統，而內部的運算速度可以人為設置．另一方面，在新建工程中，當DCS沒有完善前，還可以通過PLC的面板操作鍵盤或者隨機帶的編輯器，對控制對象進行臨時操作，作為畫面操作的后備．
　　
　　電氣系統（包括上述各功能系統）的運行狀態(tài)、運行過程的參量以及電氣系統其他運行信息的顯示、報警、記錄，都在DCS中進行和熱工信息一樣的處理，實現畫面顯示、聲光提示和打印輸出；各種遠方操作進入DCS，通過CRT進行鼠標操作，并可以在DCS中設置操作準許、閉鎖等防誤邏輯．除發(fā)電機主開關、滅磁開關跳閘按鈕、發(fā)電機功率儀表等后備設備外，可以取消電氣操作臺盤．電氣系統進入DCS的輸入信息和I）CS輸出的指令應當盡量采用通訊方式進行，這樣有利于節(jié)省DCS的I／O點硬件和電纜．另外，輸入I3C5的這些信息，將用于機組綜合控制和全廠信息系統．如機組自啟停控制系統，在機組啟動前，綜合檢查包括電氣系統在內的整個機組的啟動條件，當汽輪機接近額定轉速時，啟動勵磁系統，定速后啟動自動同期裝置，進行發(fā)電機與電網并列；到一定負荷時再自動或由運行人員干預進行廠用電的切換；停機時主控回路發(fā)出相應指令，直到關閉電氣系統、電氣系統這樣進入DCS具有如下特點．
　　
　　1）可以*達到前面討論的電氣控制進入DCS的目的．
　　
　　2）實現了另一種形式的分散控制，即信息集中．雖然這種分散控制系統的構成是由不同廠商的設備組成的，但是，只要處理合適，解決好通訊問題，這樣構成的整體控制系統也是真正的分散控制系統．
　　
　　3）充分發(fā)揮出了專門控制裝置的優(yōu)勢和數字化裝置的通訊優(yōu)勢，使系統總體構成更合理、實用、經濟，可靠性更高．
　　
　　4）電氣控制和熱工控制的界面仍比較清晰，便于按傳統的專業(yè)化系統設計、調試、維護和檢修。
　　
　　4、DCS網絡配置
　　
　　DCS網絡在結構上解決了傳輸介質或傳輸設備故障后引發(fā)的網絡連通問題，從而大大提高了網絡的可靠性．采用雙網冗余結構，在環(huán)網的基礎上又加了一道保險，形成冗余容錯網．采用光纖作為傳輸介質，解決了通訊電纜抗電磁干擾性能差的問題，也為建立遠程控制器之間的通訊創(chuàng)造了條件．網絡結構如圖1、圖2所示，圖1為某DCS控制系統，圖2為IsA總線．在網絡節(jié)點的分布上，遵循節(jié)點間點對點通訊相對獨立的原則．以太網交換機具有根據網絡數據的地址對各端口的數據進行分流的功能，而不像網絡集線器（HUB）那樣，各個端口上充斥著相關與無關的數據包．冗余DPU之間存在著點對點的實時數據跟蹤和拷貝．通過將相關的冗余DPU連接在同一交換機上，各個冗余DPU之間的點對點數據傳輸在本地的交換機上直接轉發(fā)，減輕了主干網的網絡負荷。　　
　　5、需要注意的若干問題
　　
　　1）系統設計的配合問題．在傳統的DCS設計中，DCS結構設計、容量、規(guī)模選擇、功能分配與D廠家的技術聯絡都是由熱控專業(yè)完成的，電氣專業(yè)和熱控專業(yè)的配合很少．原先部分電氣量進人DCS，是由電氣專業(yè)設計變送器，選好狀態(tài)，列出清單、明細，交由熱控專業(yè)進行分配．實際上這些進入DCS的量，電氣的專業(yè)性很弱．而電氣控制進入D（后，部分邏輯功能要在I）（中實現，有些電氣專業(yè)性很強的功能，特別是機組綜合控制的邏輯功能設計、電氣控制功能在DCS中的分配、位置選擇等，必須要由2個專業(yè)共同配合完成．電氣專業(yè)還必須和DCS廠家配合，進行相關的技術談判，深人了解DCS的特點，提出電氣控制進入DCS的特殊要求，以便DCS的生產廠家在硬件配置、軟件制作、系統功能組態(tài)時考慮．另外，還要負責DCS和獨立的電氣控制裝置的數據通訊協議的建立等工作．
　　
　　2）電氣控制功能的分配．電氣系統的控制邏輯、參數設置、固定的東西多，一次調試合適后重復的工作少，而且一個系統運行（帶電）后，可能很長時間或多年不允許退出；而熱工的控制邏輯和設計參數變化的東西多，重復工作多，任何一處功能或者任意一個整定參數的修改，必須由工程師站對過程控制站進行代碼的傳輸．