王 震

（华电宁夏灵武发电有限公司，宁夏 银川 751400）

0 引 言

电力资源作为一种新能源，早已与人们的生产和生活交融在一起，为社会的平稳运行提供了物质保障。随着社会生产力水平不断提高，电力行业也以一种极为迅猛的势头在发展，各种先进的电力技术层出不穷。集散控制系统作为电力行业发展中不可或缺的重要一环，也逐渐被更多的电力企业所接受。

1 集散控制系统概述

1.1 集散控制系统的发展历程

集散控制系统是一种将微处理器作为基础，同时将显示操作功能集中、控制功能分散的新型计算机仪表控制系统。它的内部由多个子集组成，每个子集又包含有特定的任务目标，最终组成一种类似于金字塔的内部结构，所以也可以直接将集散控制系统理解为集中管理和分散控制。20 世纪中期，工业生产就已经开始采用集散控制系统进行工业管理，但却缺乏对系统内部子集的控制管理，集散控制系统的集中性没有在其中得到体现，这也使得彼时的工业管理始终存在些许问题无法得到解决。随着人类将第三次科技革命的研究成果不断应用在工业生产领域，集散控制系统得到进一步的优化和升级，逐渐能够适应日益发展的工业要求。但每当工业生产达到一定的高度时，集散控制系统也一定会随之达到相应的瓶颈期，出现不同的问题。现今，人们在集散控制系统中融入多种先进的互联网技术，对集散控制系统的技术、材料、工艺等多项内容加以改进，使其获得了前所未有的突破和发展。

1.2 集散控制系统的组成成分和特点

1.2.1 集散控制系统的组成成分

集散控制系统由多种成分组成。这些组成成分涵盖了集散控制系统的方方面面，使集散控制系统能够更加符合工业的生产要求。

（1）计算机管理

计算机管理是集散控制系统中重要的一环，不仅能够对整个集散控制系统的运行进行管理和控制，还能够实现数据超高速度的处理。在计算机中，集散控制系统的每个子集都能够形成不同的监控系统和管理系统，并通过专用的数据通道反馈给管理人员[1]。

（2）输入、输出接口

在集散控制系统工作的过程中，经常需要对数据信息进行采集和分析，而数据采集和转换的过程，都是需要通过终端的输入和输出接口来完成的。通过将数据从输入接口进行输入，流经整个数据采集站，实现对数据的管理和分析，再经由输出接口得出最终结果。

（3）CRT 操作站

操作站通常用来记录来自各个子集的数据，也是工作人员与机械设备的唯一交流方式。操作站通常由主机、CRT 显示器、键盘系统、硬盘存储系统及打印系统等多项内容共同组成，通过这些内容对信息进行处理，工作人员可以有效的对集散控制系统进行管理和维护。

（4）过程控制单元

过程控制单元在集散控制系统中起到把控整个系统运行的作用，包括数据处理、算法控制、信息通信及故障检测等。

（5）高速数据通道

在集散控制系统中，可以将高速数据通道看作是进行数据传递的一条通道。当今比较常用的有双绞线传输通道和光纤传输通道两种，目的是为了实现控制站点之间信息的传递。

1.2.2 集散控制系统的特点

（1）环环相扣

集散控制系统具有环环相扣的特点，其内部包含有众多的子系统，各级子系统通过信息数据的交换最终达到对整个企业内部结构进行控制的效果。电厂的内部结构不同，所应用的集散控制系统也略有差别。

（2）操作简单

集散控制系统具有操作简单的特点，其设计理念参考了人类的日常习惯、工作行为等，所以工作人员仅仅需要坐在显示器前使用鼠标和键盘就能够对其大多数的功能进行操作，并且整个操作的过程都始终处在系统监测中，这也保证了系统操作的安全性和可靠性。

（3）信息共享

数据信息资源的共享是当下所有依托于互联网和电子计算机所出现事物的特性之一。在集散控制系统中，电厂内部的信息工作站同样也具有网站的职能。在这个网站中，工作人员所浏览和发布的信息都能够进行传递，并将之分享给更多的相关人员。同时，工作站也可以接收其他人所传输的数据信息，并将之作为企业发展的参考内容。

（4）安全性高

集散控制系统中包含多项功能，这些功能的组合能够使得电力企业的结构功能更加完善，也使得整个电力企业的工作过程具有极高的安全性和可靠性。集散控制系统通过对数据信息的分析，对电力企业的工作流程进行监测，在出现问题时能够及时给出相应的解决方案。此外，由于集散控制系统内部结构多样，也使得某一项内容的错误无法对整个系统造成严重的影响。

2 集散控制系统在电厂中的应用

电力行业对提高我国的综合经济实力，保证社会生产平稳有着重要意义。当今电力行业随着人们科学技术的不断进步逐渐向自动化和现代化过渡，这也标志着我国的电力行业迎来了新的发展和变革。传统的发电厂在使用集散控制系统时，并未充分地发挥其作用，致使工作的过程中存在缺陷。当今自动化的集散控制系统已经针对现代化的生产需要作出改进，这种改进可以通过如下内容得到体现。

2.1 集散控制系统与机械机组控制

由于集散控制系统的稳定性能较强，特别是在得到相应的改进后，它的自动化程度同样较高，所以在发电厂进行工作的过程中，应当将集散控制系统与发电厂的机械设备组成一个统一的整体，从而实现发电厂的良好运转，使工作效率达到最大化。

2.2 锅炉机电统一控制

当下，部分发电厂已经在发电设备中设置相应的发电机变压器控制面板。这就意味着这部分发电厂能够合理的对集散控制系统、发电机械、锅炉的检测进行综合性考虑，并根据实际情况制定出有效的工作方案。这使得发电厂的工作人员能够更加科学的对发电厂的工作进行管理，同时也大大缩减了发电工作的流程，满足了当下社会对发电厂发电的要求。

2.3 集散控制系统的覆盖范围

集散控制系统在发电厂进行工作时，信息数据的不统一性使得发电厂必须采用多个显示器同时显示信息数据的方案进行工作。这种工作方式会增加工作人员的工作量，降低工作人员的工作效率。但若是所有信息数据的传递都可以统一在一个显示器上，就能够有效地降低发电厂的发电成本，将人力资源和物力资源的使用减少到最低，这也是实现集散控制系统覆盖范围一体化的重要措施之一。目前有两种方式可以对其进行操作。第一，建立一个包含数据控制、锅炉监测、闭环控制、信息收集、现实控制五项功能的集散控制系统，使得数据的传递更加方便快捷，从而提高电厂的工作效率。第二，将信息收集、数据控制、闭环控制三项功能赋予集散控制系统，剩余两项功能交由其他系统来完成。这种方法在保证使用安全的前提下可以进行不同的变化。

2.4 借助集散控制系统解决电厂运营中的问题

当下我国电厂的运行和发展在大方向上已经渐趋完美，但在某些方面仍有需要改进之处，应用集散控制系统能够有效地解决电厂运行和发展过程中的部分问题。

2.4.1 过程建模

过程建模是电厂发展过程中的一项重要问题，集中体现在电力设备的控制系统中，对电力系统的平稳运行有着重要意义。在新时期，为了满足社会日益增长的用电需求，电力设备控制系统中的过程建模也需要作出新的改变。电厂在发电的过程中，主要有两种常用建模方法。第一，机理建模法。主要利用自然科学的原理针对系统运行中需要控制的对象进行建模。第二，系统识别法。首先对信息数据进行采集，然后通过采集到的数据信息进行针对性的建模。此外，根据实际情况的不同还可以采用模糊建模等其他类型的建模方法[2]。

2.4.2 软测量技术

电厂在实际进行工作的过程中，很难做到对所有的信息数据进行精准的采集和控制，所以在测量技术上面，需要酌情采用不同的测量方法。想要达到对数据信息中变量进行精准测量的目的，通常可以采用在线建模的方法来进行测量。

2.4.3 控制策略

大部分的发电厂都是采用PID 控制来完成对发电设备的控制，但仍然有部分变量无法被PID 控制所左右，这时就需要对控制方案进行优化，以完善其职能。

（1）PID 控制器

PID 控制器由比例单元、积分单元、微分单元三项内容组成，在基本线性以及动态特性不随时间变化的系统中应用较为广泛。PID 控制器的工作状态较为稳定，在电厂的系统控制中常用作基本控制源，并总是以其为基础演变出不同的控制方法。

（2）整体预测控制

电厂肩负着社会发展的重任，所以无论是生产的结果还是运行的过程，都必须要加以重视，并针对性的作出控制。随着社会的发展，这种理念逐渐被更多的电力企业所认可，并将之作为集散控制系统的一项重要内容逐步加以完善，使其能够更加适应社会的发展，最终起到提高电厂工作效率的良好作用。

（3）容错性控制

电厂在运行和生产的过程中，对监测系统的控制也是不容忽视的一项重要内容。大部分电厂为了实现对系统内部容错现象的良好控制，通常会对系统的内部结构进行多次重组，用以提高系统的工作效率，缩减工作的流程，最终达成对电厂内部进行有效控制的目的[3]。

（4）现代化智能控制

这种控制方法依托于模糊控制和专家系统，实现类似现代化人工智能的效果。虽然该方法已经在研究上取得了初步的成果，但总体上仍然存在一些问题，亟待补足。

3 结 论

随着社会的进步，电力行业势必会迎来新一轮的发展。这对于电力企业来说，既是机遇，也是挑战。目前，我国的集散控制系统尚且存在部分缺陷，若是不能得到有效解决，就会弱化我国电力企业在国际中的地位和影响力，阻碍我国综合实力的提高。因此，集散控制系统应该通过不断创新以应对日益激烈的国际市场竞争，为我国电力行业的发展做出更大的贡献。