关键词：分布式电气控制系统；性能；火电厂；应用
引言：一直以来，火力发电在我国都占据着主导地位，给人们的生产和生活提供了持续稳定的电力，充分满足了人们的电力需求。然而在新时期传统的电气控制模式已经不能满足火电厂的运行要求，其缺陷正在日益暴露出来，给电力生产和传输造成了负面的影响。对此，火电厂必须加强对先进科学技术的应用，结合火电厂的实际情况设计新型的电气控制系统，以此来维持火电厂的高效运转。分布式电气控制系统的应用具有一定的必然性，显著提高了控制效率和控制质量，给火电厂运维管理工作的开展创造了有利的条件，值得在火电厂中予以大范围的推广应用。
一、分布式电气控制系统概述
分布式电气控制系统主要指的是将电气系统的微机保护测控单元应用通信网络组合成为一个分层、分布式的、网络化的电气实时监控系统，在该控制系统中，应用现场总线通信的监控方式，在发电工艺的数字化操作集成及划分的基础上，能够有效的实现电气控制系统中各种分层、分布的功能。分布式电气控制系统具有传统电气控制系统所无法比拟的优势，不但控制精度更高，系统运行更加可靠，而且还减少了接线数量，给系统运维工作提供了便利。在分布式电气控制系统中应用了大量先进的、智能化的技术，如现场总线技术、微机保护技术、大型SCADA监控、分布式测控、通讯联网等，系统功能较为完善，极大的满足了火电厂生产管理工作的实际需求。
二、分布式电气控制系统的性能
分布式电气控制系统中最为重要的一个性能就是通信性能，具体通信流程如下所示：接收遥控操作指令并予以执行、检测图形操作指令、发送报文、通信的前置接收、相关通信违规的有效处理、将规约处理请求发送至主控单元、主控单元在接收到指令之后进行规约解释、下行执行报文的生成、报文的发送、测控装置检测命令的发送。分布式电气控制系统可以快速的接收和处理信息，判断信息的真实性，将报文发送到主控单元，对于重要报文会重复多次发送，以免信息出现丢失问题。对于分布式电气控制系统有着明确的技术要求，需要严格遵循相关标准进行系统设计，如SOE事件的分辨率要小于1ms，控制命令的执行时间要小于2s，开关量、模拟量采集刷新时间要小于1s，系统的对时精度要小于1ms。
分布式电气控制系统应用了冗余设计理念，系统的稳定性相对较高，稳定性评价主要是从平均修复时间、失效率、有效度等几方面进行，通过在系统关键物理位置设置备用元件、单元或者通道，当系统中某个元件出现故障时，备用元件就会发挥作用，此时分布式电气控制系统仍会继续运行，使得系统稳定性得以大大提升，可以说冗余设计是防范系统故障的一个有效举措。
三、分布式电气控制系统的技术优势
在传统的电气控制系统中通常使用了硬接线的方式，先要进行信号的转换，再将信号传输给I/O接口，这样才能实现对电气设备的监控，在该模式中涉及到了大量的接线作业，工程量巨大，所用电线电缆也非常多，极易出现操作失误的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分布式的电气控制系统的各层级终端设备能够应用网络通信的方式相互连接，并且其各级终端设备能够实现就地安装、功能独立，其在模拟量的采集过程中应用的是交流采样法，不需要应用电量变送器就能实现相关信号的采集，使得电缆及I/O卡件的数量大大减少，具有经济投入小、导入监控信息全面、安装工程量小的特点。
四、分布式电气控制系统在火电厂的应用
1、系统组成
某火电厂采用分布式电气控制系统，#1、#2单元机组分别组网后，再与两机公用系统网进行通信联接，主网为100M以太网。系统分为站控层、通信管理机层和间隔设备层，均为双网冗余结构。其中站控层设备负责系统的集中监控及与DCS主网络的通信联络，由主工作站、主服务器、冗余配置的网络交换机、磁盘阵列、打印机组成。通信管理机层设备即主控单元，具有数据处理及通信功能，实现信息分层管理，用于间隔层设备和站控层设备之间信息的“上传下发”，并监视和管理各测控单元设备。间隔层设备以一次设备为对象，采用分散布置，负责各间隔设备就地监控，主要由6kV综合测控保护装置、380V断路器测控装置、380V马达控制器及网络接口设备组成。
2、系统功能
分布式电气控制系统主要有以下功能：(1)数据采集与处理。通过I/O测控装置及现场智能测控装置采集相关信息，检测事件、状态、变位信号及模拟量的正常、越限信息等，进行数据合理性校验等各种预处理。(2)监视与报警。通过站控层液晶显示器(LCD)对主要电气设备运行参数和设备状态进行监视、报警。(3)操作控制功能。该系统具有软手操控制功能。(4)人机接口及管理功能。(5)统计计算。能在线计算有功、无功、电度，开关、保护动作次数，机组发电量，厂用电率等。(6)实时在线自诊断及冗余管理。
3、系统设计
分布式电气控制系统的设计要点为：(1)发电机启停机顺序逻辑控制在DCS完成，信息以I/O硬接线方式接入。(2)6kV工作电源进线、6kV厂用电源的控制逻辑在DCS完成，信息分别以I/O硬接线方式和分布式电气控制系统通信转接的方式接入。380V低压厂用电源(380VPC、MCC电源进线等)的控制逻辑在分布式电气控制系统完成，信息接入方式同上。(3)信息传入途经。DCS系统除接受I/O硬接线方式输入的信息外，其它DCS人机界面所必要的信息可通过分布式电气控制系统的通信获得。
4、系统的实时性分析
分布式电气控制系统采用现场总线技术，将厂用设备的运行情况以通信的形式传到集控室的操作员站。通信的实时性是系统的基本要求，也是保障火电厂电气设备运行的基础条件。在火电厂的电气控制中，分布式电气控制系统实时性研究的关键在于控制命令从下放到返回的时间、现场I/O模拟量变化后快速反映到操作员站等环节的实时性上。在分布式电气控制系统内设置通信时间，实际测试在后台人机界面上进行，通过串口转换器和串口测试软件截取主机的发送报文和通信控制设备返回主机的报文，以得到实际的通信时间间隔。设备反馈量的通信采用轮巡式：将现场一段总线上所有设备的查询结合在一条通信报文中，以位表示DI(数字量)反馈，以字节表示AI(模拟量)，发送完本段总线报文后间隔一段时间再发送下一段总线查询报文，各段报文轮流发送，截取同一设备地址的报文时间间隔，检验分布式电气控制系统能否满足火电厂电气控制的要求。
结语：综上所述，分布式电气控制系统在火电厂中的应用给火电厂生产管理工作的开展提供了强有力的支持和保障，系统功能较为完善，稳定性和实时性都符合相关技术规范的要求，实现了对电气设备的实时监控，当设备出现故障时也能够第一时间的发出预警，之于火电厂的安全稳定运行起到了积极的推动作用，给火电厂的自动化、智能化发展指明了方向。
参考文献：
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[3]张俊.大型火力发电厂电气控制系统的实现模式[J].科技风.2016(05)
论文作者:夏宏伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/28
标签：控制系统论文; 分布式论文; 火电厂论文; 电气论文; 报文论文; 系统论文; 通信论文; 《防护工程》2019年第1期论文;