摘要：发电站的控制系统比较复杂，电力系统的调度需要更强的优化控制功能。文章结合某发电站实例，采取分散型控制系统(DCS)利用微型计算机使系统的功能分散化、阶层化，采用先进的通讯技术，使各子系统与控制中心保持密切的联系及进行协调动作，深入探讨了DCS系统完成电厂自动化控制的全过程，可为同类工程的自动化控制设计提供参考实例。
关键词：发电站；自动化控制；系统；设计
1前言
本工程规划容量为相同的24MW发电机房二座，分二期建设。一期燃机发电机组(12台燃机)尾气接3台余热锅炉加一台3MW空冷汽轮机。本项目的主机以及系统特点是机组带基本负荷并具有负荷调峰能力，其调峰范围为40％～100％机组的额定出力。
2自动化水平和控制室的布置
2.1热工自动化水平
煤层气发电站自动化水平是通过控制方式、控制室布置、控制系统的功能及配置、电厂运行监控模式以及主辅机可控性等多方面综合体现的。
2.1.1自动化对负荷的适应性。机组的自动化系统设计以满足整个机组安全经济运行为前提，配备少量的运行人员，在控制室内、运行人员以LCD及操作键盘为监视控制中心，完成机组正常运行工况的监视与调整及紧急事故的处理，在就地人员的配合下实现机组的启、停。
2.1.2机组的控制模式。本工程采用以微处理器为基础的分散型控制系统(Dcs)。DCS的主要功能包括：机组的数据采集系统(DAS)；模拟量控制系统(MCS)；辅机顺序控制系统(SCS)、汽机事故跳闸系统(ETS)。主要辅机的顺序控制以功能子组级控制水平为主，即实现一个系统辅机及其相关设备的程序控制。
机组的自动化系统设计，以有效地满足整个机组安全经济运行为前提。运行人员在单元控制室内通过LCD操作员站和辅盘实现机组的启、停和正常运行的监视操作，以及异常工况的报警与紧急事故的处理。
2.1.3主辅盘型式及布置原则。在燃机并机柜上白带一套检测控制装置，可实现瓦斯发电机组运行时的实时监测和控制，包括发动机的冷却水温、油温、油压、排气温度、进气压力、进气温度、转速；发电机的电压、电流、频率、功率、功率因数、有功电能及运行时间的显示；发动机的参数及发电机的报警及保护停车功能。集中控制室内操作台上布置有机组操作员站、工程师站、闭路电视操作站、打印机以及机组紧急停车按钮等主要监控设备。
2.2主厂房控制室、电子设备间布置
本工程电子设备问布置有燃机并机柜、DCS控制柜，机组电源柜，电气控制柜等。集中控制室及电子设备问布置位于A～B～c列、8～10号柱之问，电子设备问位于零米，集中控制室位于5米，面积约为110m2。
3控制系统的总体结构
3.1机组控制系统的总体构成原则
整个单元机组的运行管理是集中在控制室内，运行人员主要以LCD及键盘作为监视和控制中心。另外，由基于微处理器技术的分散型控制系统，实现机组的数据采集与处理(DAS)、模拟量控制(MCS)、辅机程序控制(scs)、汽机事故跳闸系统(ETS)。而对于本项目控制系统的分层分组原则为，在横向按被控对象的相对独立性和完整性来划分区(站)，在纵向上按控制功能进行分层，可分为功能组级、子组级和驱动级。实现控制系统的功能分散、危险分散，提高系统的可靠性。
3.2各控制子系统之间的通讯方式、信息共享范围及接口
分散控制系统通讯原则为：控制系统内的数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)的信息共享；凡是DAS所需要的数据，在上述系统中己包括的数据可通过通讯解决，DAS不再设置这些信息的I/O口，各系统问重要信号采用硬接线连接。
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控制系统接口：对于瓦斯预处理的控制由设备厂成套提供，并能与DCS通讯。燃气发动机的控制由设备厂成套提供，并能与DCS通讯。机组DCS、DCS公共网络之间的接口属于DCS供货商的内部接口。各系统的控制PLC与机组DCS之间的通讯接口由DCS负责。控制系统和保护系统的输出采用独立的I/0通道。DCS系统留有与SIS、MIS系统的通讯接口。
3.3程序控制的分级结构
本项目中用于SCS的硬件、软件均采用分层、分组结构，驱动级可独立于子组级工作。对于确保辅机本身安全的启、停允许条件信号，则I/0信号通过I/0通道直接引入驱动级逻辑装置内。控制室内原则上不设单独的常规仪表，在DCS操作员台上布置控制开关及按钮，当分散型控制系统通讯故障或操作员站全部故障时，以确保紧急停机、停炉。
4热工自动化控制
4.1分散控制系统(DCS)功能
本工程分散控制系统按照功能分散原则进行设计和配，DCS实现的监控功能包括：数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)、汽机事故跳闸系统(ETS)。
4.1.1数据采集系统(DAS)。DAS是机组运行监视的主要手段，要求具有高度的可靠性和实时响应能力。能够连续监视机组的各种运行参数，提供完整的报警信息，对任何报警均能给出具有报警点详细说明的LCD显示及报警打印；对所有输入信息进行处理，诸如标度、调制、检验、线性补偿、滤波、数字化处理及工程单位转换等；具有丰富的屏幕显示系统，能显示各种参数、表格、曲线、棒状图、趋势图和模拟图等画面及操作指导；能提供跳闸事件的顺序记录、指定参数的定时制表，趋势记录及事故追忆打印等；具有在线性能计算和经济分析功能，并在LCD上显示，在打印机上打印制表。
4.1.2顺序控制(SCS)。根据本工程的工艺系统运行要求，构成不同的顺序控制功能组。功能组包括如下内容：锅炉给水系统、空冷系统、其它控制系统等。功能组的范围包括功能组所属系统相关设备、阀门和油站等。每个顺序控制功能组，可根据运行人员指令在顺控进行中修改，跳跃或中断。运行人员可按照功能组启停，也可以单台设备在键盘、LCD、软手操，而且具有不同层次的操作许可条件，以有效地防止误操作。
4.2瓦斯预处理系统控制功能
4.2.1瓦斯预处理控制系统。该系统实施对气体预处理和火炬的联合控制。系统控制柜布置在瓦斯预处理控制室，控制系统由可编程控制器(PLC)实现控制功能，与上位机可实现通讯。具有数据采集、在线检测、报警和自动停机等功能。当气体甲烷浓度低于25％、甲烷浓度超标及发电机组需要等情况下，能够快速切断气源；预处理系统管道内甲烷浓度、系统运行状态等通过硬接线与发动机组的控制系统连接；具有在线检测、报警和停机等功能；具有历史数据的纪录和保存功能。
4.2.2火炬自动控制。该火炬控制通过发电机组供气总管上压力反馈信号控制风机转速，当水环真空泵送气量大于发电机组的用气量后，在气体预处理装置的进气总管压力将上升，根据此压力调节火炬供气总管的开度，并顺序开启三级点火器，从而保证整个气体预处理系统的平稳运行。测控组态界面，在电控柜中的触摸屏上对火炬的运行状态进行在线显示，包括流量、甲烷含量、供气压力、供气温度、燃烧温度和烟气温度。可设置人工点火和自动点火模式，在人工点火模式下，手动设置投入/关闭的燃烧器、气动调节阀的开度、鼓风机的投入台数和鼓风量；在自动点火模式下，通过设定，根据预处理装置进气压力、火炬进气压力信号、报警和停机阈值，自动投加/关闭燃烧器组，上述判断阈值可由组态界面设定。
5结束语
本文结合某发电站实例，采取分散型控制系统(DCS)利用微型计算机使系统的功能分散化、阶层化，采用先进的通讯技术，使各子系统与控制中心保持密切的联系及进行协调动作，深入探讨了DCS系统完成电厂自动化控制的全过程，可为同类工程的自动化控制设计提供参考实例。
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论文作者:汪芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：机组论文; 控制系统论文; 系统论文; 功能论文; 分散论文; 控制室论文; 通讯论文; 《电力设备》2017年第9期论文;