山东鲁能控制工程有限公司 山东济南 250023
摘要：在科学技术发展的推动下，计算机技术被广泛应用于各个领域之中，尤其在电力行业中取得的应用效果十分显著。本文首先对电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性进行介绍，然后对影响DCS系统可靠性和抗干扰性的因素进行分析，并提出合理的建议，希望对增强电厂DCS控制系统稳定性有所帮助。
关键词：电厂；DCS控制系统；可靠性
引言：在经济高速发展的背景下，社会用电需求不断提升，尤其是DCS控制系统的应用，使得电厂工作效率得到了有效提升。但是在实际工作中，DCS的稳定与否，会对电厂安全造成直接的影响。因此，对电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性进行分析，具有十分重要的意义。
一、DCS控制系统概述
所谓的DCS控制系统就是指分布式控制系统，是在信息技术、计算机技术和可视化技术基础上发展形成的电力控制方法，具有集中化的特点[1]。在传统模式下，分布式控制系统会通过PLC的使用，实现数据采集和控制系统的目的。而电厂中的DCS系统则有所不同，它在整合多种功能的基础上，将电厂实际情况作为依据，控制电厂中的结构和部件。电厂中的DCS控制系统与普通DCS控制相比，在控制层面上存在差别，电厂DCS系统会被分为三个层级：具体包括过程级、操作级和管理级。其中过程级最为重要，是DCS控制系统的关键所在，由以下部分组成：一是I/O单元；二是仪表系统；三是过程控制部分。操作级由操作站和工程师站组成，能够对系统中的部件进行控制，在电厂中，工作人员可以利用操作级，实现系统中各类部件进行有效的控制和组合。管理级主要管理的是DCS控制系统中的信息，通过电压、电流的记录，对系统运行情况进行分析，以保证设备运行的安全性。
二、电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性
伴随着人们生活水平的持续提升，社会用电需求也随之增加，DCS控制系统的应用范围也不断扩大。电厂对于经济效益和安全生产十分重视，因此，对DCS控制系统研究进行了强调。DCS系统在电厂运行中起到了无可替代的作用，在确保电厂安全运行的同时，也使电厂自动化水平得到了稳步提升。基于此，电厂在应用DCS系统时，必须要对其可靠性进行关注。
如果电厂DCS控制系统在运行过程中受到干扰，则会对其可靠性造成影响，继而会威胁到电厂的安全。干扰源会对电厂DCS控制系统造成干扰，而干扰源可以分为两种类型，一类是内部干扰；另一类是外部干扰。其中外部干扰与系统本身并无关联，主要是指环境等外部因素，例如：温度、湿度、雷雨天气等等，此外，电磁波和大功率电器同样会干扰DCS控制系统的运行。而内部干扰主要是指系统内部以及设备运行过程中，对系统造成的干扰。例如：电源干扰，震荡干扰、器件本身的干扰等等，系统设计不合理以及设备质量不达标是导致内部干扰的主要原因。
三、影响DCS控制系统可靠性的因素
现阶段，DCS控制系统在电厂中的应用十分广泛，且取得了十分显著的效果，但与此同时，电厂的安全也会被DCS系统可靠性所影响，影响DCS控制系统可靠性的因素有如下几种：
（一）系统软件
虽然在计算机技术发展的推动下，DCS控制系统实现了快速发展，但是在软件应用方面尚存在一些不足，具体表现为软件更新换代速度较慢，对DCS控制系统的应用效益造成了不利影响。一旦系统在更新或升级的过程中发生故障，则会对系统可靠性造成威胁。常见的故障类型包括控制器程序错误、历史存储数据异常等等。此外，如果DCS控制系统无法与电厂其他模块相匹配，同样会对系统可靠性和应用效果造成不利影响[2]。
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（二）硬件影响
目前，在DCS控制系统方面依然暴露出许多问题，最终致使系统控制卡件出现异常。控制器功能配置与系统故障和控制卡件抗干扰能力的关系十分密切。如果选择浮空的接地措施，对卡件进行接地连接，实现信号传递功能，一般情况下，会选择二线制传输方式传输执行信号，这种信号传输方式，虽然具有较高的效率，但是在传输过程中，会集聚大量的静电，如果静电超过临界值，则会对系统造成电磁干扰。电磁干扰一旦出现，就会对电厂运行安全造成影响。为了提高DCS的抗干扰能力，在安装电缆的过程中，可以按照标准对其进行有序的排列，并对电缆所处环境的温度进行控制，防止电缆受到高温的影响。在设计DCS控制系统的过程中，应该优化系统配置，使控制部分处理信息的能力得到提升，为了缓解控制功能过于集中的压力，在选择保护系统方面，应该多加考虑，根据DCS系统在电厂中应用的特征，科学合理的选择保护系统。如果控制器数量较少，可以根据实际情况增加控制器，确保系统控制的充分实现。一般情况下，控制系统硬件容易受到室内环境的影响，如果室内环境较为极端，容易导致硬件被损坏，继而影响系统的可靠性。例如：如果空气中湿度较高，会增加静电的产生量，如果不加以控制，会威胁系统的安全。
四、DCS控制系统在某电厂的应用
以上海新华电厂为例，该电厂采用编号为1#、2#的两台机组，机组容量为150MW，锅炉容量为35t/h，汽轮机为三缸双排汽轮机，为适应现代化生产需要，拟将原有仪表控制系统改造为DCS控制模式。以2#机组的改造为例，选取高速实时数据网络、人机接口站MMI与分散处理单元DPU完成DCS控制系统的构建，针对输入输出数据实现快速处理与闭环控制。在机组构成方面，DCS控制系统分别由电源柜、远程柜、控制机柜、公用系统柜等12面组成，搭配4台操作员站、1台工程师站，完成手动硬手操设备的布设；在自动调节系统设置上，系统依据设定值检测与被控制变量间存在的偏差，当偏差值异常时切换至手动操作模式；同时配有汽机保护连锁与锅炉保护连锁系统，实现对汽机、锅炉运行状态的实时监测，配合电调控制系统进行自动挂闸与转速控制。在完成2#机组改造后，在满负荷状态下针对改造机组运行24h，可观察到机组负荷较改造前提升了40%，使机组利用效率得到显著提升。
五、提高DCS控制稳定性和抗干扰能力的建议
（一）应用先进系统，保证系统的可靠性
在设计系统时，必须要对系统可靠性和抗干扰性进行考虑，同时还要按照规划对电源和控制器进行配置，并合理的设计系统接地。只有这样，才能对系统传输信号的可靠性进行保证，电源信号的变化程度才能与允许范围相匹配。在控制器分配时，应选用集成方式，促使多台控制器统一工作，以保证控制器效果的充分实现。由于系统接地部分会对系统抗干扰能力造成直接影响，因此，在接地过程中，应该对电缆之间的距离进行控制，以避免可能会发生的电缆碰触故障。
（二）抗干扰设备的选择
电厂在应用DCS系统时，出于可靠性和抗干扰性的考虑，应该选择抗扰性较强的设备，并适当的应用浮地技术，使设备之间互相隔离，避免不同设备在运行过程中互相干扰问题的出现。与此同时，电厂工作人员还要对设备的抗干扰性能进行了解，并依据DCS系统的差模拟制比，对磁场强度和设备功率进行准确的规划。此外，电厂还要选择可靠性高的硬件，电子元器件应该具有多次拔插的能力，并使用冗余技术对结构进行调整。
结论：综上所述，通过对DCS控制系统进行简要介绍，分析了影响电厂DCS控制系统稳定的因素，并结合实际案例，提出了使电厂DCS控制系统可靠性和抗干扰能力得到提升的建议。DCS控制系统的可靠与否关系到电厂的安全和效益，因此，电厂需要加强对DCS系统的关注力度，从而使电厂自动化水平得以提升。
参考文献：
[1]赵岩.电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性探讨[J].黑龙江科技信息,2017(12):56.
[2]李国良.电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性探讨[J].自动化应用,2016(09):134+136.
论文作者:王军,王易鑫
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/15
标签：电厂论文; 控制系统论文; 系统论文; 可靠性论文; 抗干扰论文; 干扰论文; 机组论文; 《当代电力文化》2019年第05期论文;