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1、提高分散控制系统运行可靠性 降低控制单元负荷率摘要：本文主要阐述大唐珲春发电厂DCS系统如何解决部分单元控制器负荷率较高现象，通过合理调整控制功能模块的扫描周期和相位，删除不必要的引用点，特别是垮站引用点，优化协调系统逻辑等方法，解决了单元控制器负荷率高的问题。达到系统优、控制优。 关键词：分散控制系统单元控制器周期相位1 概述分散控制系统（DCS）已在火力发电厂得到了普遍应用，从我国资质研发和深藏的DCS成功应用于60万千瓦、100万千瓦超超临界机组，到首台最大容量60万千瓦超临界循环流化床机组DCS的突破，再到被称为核电站“神经中枢”的核电站全数字化仪控系统实现自主研发，近年来我国DCS实
2、现了跨越式发展。因此DCS系统的安全性和可靠性对机组的安全运行愈来愈重要。对于DCS系统来说，系统设计的完善是保证机组安全运行的关键，网络通信负荷率必须控制在合理的范围（保证在高负荷运行下不出现“瓶颈”现象）之内，其接口设备（板件）应稳定可靠。大唐珲春发电厂（以下简称我厂）部分工作站CP（控制处理器）存在负荷率高的现象，负荷率高会导致CP故障，引起相应控制系统失灵。如果更加严重会导致系统死机，甚至系统崩溃，这样会对现场设备的正常运行造成威胁。提高系统可靠性，需要负荷利用率进行优化。2 优化前实际状况20世纪末，DCS 在国内燃煤机组上应用时，其监控功能覆盖范围还仅限于DAS、MCS、FSSS和
3、SCS四项。及时在2004年发布的Q/DG1-K401-2004火力发电厂分散控制系统（DCS）技术规范书中，DCS应用的主要功能子系统仍还是以上四项。有专家分析认为，目前随着自动化控制技术的发展，火力发电系统的自动化程度越来越高，在火电系统中DCS应用虽然说不是国内最早，但绝对是最广泛的。在火电的发展过程中，随着社会对电力资源需求越来越高，以往较为粗放式的发电已经行不通了，需要更精细化的发电，以达到资源的最大利用率。而这种控制都需要靠自动化技术来实现，单纯的人工是达不到这种效果的。作为国家基础建设的重中之重，电力系统只能尽可能选用国产控制系统来提高安全率。目前，主机控制和辅网控制采用DCS一
4、体化的项目越来越多，即在控制系统的高精尖上不断突破，在控制的范围上不断扩大，且国产化市场占有率增加势头也较猛，特别是在老机组DCS改造方面。近期我厂也拿到了DCS改造项目，为后续老机组DCS改造的国产化开了个好头。具体改造措施如下：2.1 我厂部分CP负荷率相对较高，其中CP01此种现象比较严重。负荷使用率达到70%以上。2.2 降低控制器的负荷率，需要对DCS系统控制单元组态优化。优化原则：将各个控制功能分散，每个子系统都应该采用独立的控制器。合理分配分散控制单元的I/O点数，考察其控制器的负荷率应满足DCS技术规范的要求(如控制器负荷率不大于40%)。合理配置控制单元内每个模块的处理周期和
5、相位。使模块在每个时间段的运行数量平均，避免数据拥堵而造成有些模块没有扫描到的现象，同时可以降低负荷率。在一个单元控制器内应尽可能完整实现一个控制功能，避免过多地交叉引用数据。这样一方面能够有效地降低通信网络的负荷，另一方面能够尽可能地缩短控制策略和I/O信号的处理周期，有利于提高控制品质。2.3 我厂CP01负荷率相对较高的主要原因有以下几点：CP01所配置的监视参数和组态逻辑较多，配置有1号、2号制粉系统；AA层、BB层燃油控制系统；协调、AGC、RB控制系统。这样就造成了CP处理信息量较大。在协调控制逻辑中组态有许多没有用的中间变量和重复的数据采集。各个组态模块的处理周期和相位分配不合理
6、。协调控制系统控制策略有优化的空间。3 优化方法3.1 关闭功能块机组投产以来，在协调控制逻辑中组态有许多没有用的中间变量和重复的数据采集。如果把所有的数据检查一遍，存在很大困难（FOXBORO系统组态不是很直观），故将原有AGC控制及协调控制系统的组态逻辑关闭，重新组态。3.2 重新建立组态在原有协调控制理念的基础上，优化控制功能，适应我厂实际情况。优化后的组态，直观明了，便于维护。由于我厂煤质变化大，原控制逻辑在机组投入AGC控制时，负荷变动较快，协调控制功能不能及时反应，负荷变化率只能达到6MW/m，有时需要AGC控制切除后，手动才能快速加减负荷。优化后的逻辑，做了一个煤量修正，以提高协
7、调的控制能力。原协调控制有4个功能组，共有178个功能块，重新组态了两个功能组，共有89个功能块，大大减少了CP的处理信息量。3.3 调整模块的处理周期和相位周期：处理周期。功能组的处理周期必须小于或等于它所包含的所有模块中的最小处理周期，以使所有模块都能得到处理。相位：相位号，指定该组合模块的运行时间是否要延迟几个基本处理周期，以均衡控制处理机的负荷。相位的个数等于以秒为单位的处理周期乘以2，假如处理周期为5秒，则有09 共10个相位。处理周期与相位的关系如表1：统计结果：原有功能块的周期和相位的设置存在相对集中的现象。这会造成控制器处理数据困难，导致负荷率上升。重新调整，将重要信号的周期和
8、相位调整的相对较小，例如协调控制、保护功能；将普通的信号调整的相对较大，例如燃油控制等。使功能块的处理周期和相位分布比较均匀，减小了同一时期CP处理器工作量大的现象。4 优化结果优化后CP01的负荷率明显下降，由原来的74%，下降到60%。5 结束语DCS控制处理器是DCS系统的核心部分之一，其负荷率的高低，关系到系统的安全性、可靠性和控制品质。提高单元控制器的可靠性就是保障DCS系统的安全运行。现阶段我厂整个DCS控制系统的运行状况发生了质的提高。协调控制品质和设备运行基本稳定，基本达到100%自动投入率。CP负荷率明显降低，使系统更加合理化，稳定性更强，降低了整个DCS系统的全年故障率。参
9、考文献：1DL_5000-2000，火力发电厂设计技术规程S.2防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施细则S.3王建锋，罗振新，薛鹏.影响DCS可靠性的因素分析J.华东电力，2008(04).4崔振武，丁永君.DCS故障分析及技术措施J.自动化博览， 2010(08).征 稿 启 事*来稿需知：1、来稿确保不一稿多投、不涉及保密、署名无争议。请自留底稿，恕不退稿。2、编辑部对来稿有删修权，不同意删修的稿件请在来稿中声明。稿件刊登后，赠当期杂志两册，以供用途。3、本刊常年征稿，所有文稿均在一周左右时间做出处理。欢迎广大经济界、管理界、科技界、理论界工推荐、自荐。4、论文下方要注明的详细通讯地址例：省市（区、县）路号学校收、联系电话（固定电话、移动电话）、邮编、邮箱及QQ，以便我们能够及时快捷地与您取得联系。*投稿方式：1、投稿专用邮箱：GL-KJ163.COM 2、本刊网站投稿：WWW.GL-KJ.COM 投稿地址：石家庄槐安西路88号卓达玫瑰园物业楼A501室电话：0311-83993949
