摘要：DCS即分散控制系统，是目前火电厂发电机组使用较为广泛的一种控制系统。在自动化控制技术快速发展下，DCS系统经过多次升级，控制器和接口都发生了改变。先进的DCS系统具有强大的数据处理能力以及方便使用的人机操作界面，是提升机组控制效率的关键技术。通过DCS性能考核试验的有效开展，有利于提升DCS运行可靠性。鉴于此，本文对火电厂DCS系统改造项目的过程管理及经验进行分析，以供参考。
关键词：火电厂；DCS改造；质量管理；安全管理；进度管理；验收评价
引言
电厂DCS系统改造项目管理经验说明，通过大量充分的前期工作、合理的工作进度管理、详细的安全措施开发等，大大减少了改造工程时间和纠错时间。有效解决DCS系统设备老化、故障率、备件和技术支持损失的严重情况，提高系统的可靠性、可用性和可维护性，减少DCS系统故障导致的设备停机，确保系统的安全稳定运行。
1火电厂DCS性能考核试验
DCS性能考核试验包括系统基本性能、功能测试、现场可利用率试验等内容。其中，DCS系统基本性能需要满足可维护性、容错能力等方面的要求。部分项目在进行DCS性能考核试验前，已经对DCS系统基本性能进行了测试，但由于在机组调试的过程中，软硬件系统已经发生变化，需要对其进行重新测试。系统基本性能测试要在机组停机时进行，且机组运行对性能指标参数的要求更高。为了确保DCS系统的正常使用，在基本性能测试过程中，需要对系统实时性、模拟量通道精度、抗干扰能力、容错能力、时间同步精度、SOE点分辨率、控制器负荷率、历史站容量、通讯负荷率、电源裕度等进行测试。在功能测试方面，主要进行系统功能完整性检查、用户功能要求确认等方面的工作。具体需要检查控制软硬件完整性、人机接口应用功能、I/O点接入率、报表打印功能、机组监视功能、报警功能、网络自诊断功能等。此外还要对电源切换功能、系统全部失电、部分失电情况下的系统响应能力等进行测试，以确保DCS系统的正常使用。
2传统DCS及其存在问题
1）传统的诊断分析和能效计算分析只在厂级监控信息系统（SIS），其不能将诊断和预警结果实时传递给操作人员；2）传统DCS的设备控制极大依赖于人的操作，人员劳动强度大；3）传统DCS报警时，基本是设备跳闸和机组跳机时，不具备缺陷和故障的预判能力，安全性较低；4）传统DCS的模拟量控制采用经典PID控制，面对燃煤发电机组复杂的运行工况，以及燃煤发电机组灵活、高效和深度调峰的要求，经典PID控制难以满足需求。
3火电厂智能DCS功能设计
3.1APS与全程自动系统
APS是实现机组启动和停止过程自动化的系统，其优势是可以规范运行人员的操作，防止人为误操作事件，从整体上提高机组的自动化水平和安全性。以APS功能为基础，进一步完善控制范围、控制深度、智能化程度等，实现智能全程自动控制技术。
3.2早期预警及智能诊断系统
基于大数据、可视化及人工智能的早期预警及智能诊断系统采用北京国电智深控制技术有限公司EDPF-NT+报警系统，实现机组参数智能预警和智能报警、报警诊断与根源分析、大型转机设备智能诊断和高温受热面分析诊断功能。
3.3智能控制优化
火电机组实际变工况时，大多机炉控制对象呈较强的时变性和非线性的特征，常规PID控制的控制效果一般。而智能DCS能大范围地应用系统辨识算法、预测控制算法、自抗扰控制算法等优化控制效果。宿迁电厂在智能优化控制功能上采用高级控制算法，设计了基于智能控制的多指标在线智能控制优化系统，主要包含基于精准能量平衡的机炉协调控制系统、基于神经网络预测模型的主/再热汽温控制系统和基于多入单出预测控制的脱硝控制系统。
4火电厂DCS系统改造项目策略
4.1施工安全管理
卡件更换前，逐个测量DO输出端充电状态(AC/DC)，记录充电DO输出端，处理电源停止请求，并改进设备隔离措施。控制器及卡件更换后，现将控制器上电，检查各通道状态是否与停电前一致，例如异常修复控制器和卡之间的通信电缆，以通过从控制器供电来防止电源故障。在电气、公用系统DCS控制器和卡件更换时，某些设备是公用的，如果设备不能停止，则可以将所有相关的公用设备、电气开关、断路器等设备切换到当前运行状态。
4.2施工进度管理
(1) 逻辑组态修改时，保留原始的不合理逻辑，激活相应的逻辑(不参与运算)。激活新的配置逻辑以验证逻辑的正确性。待通过机组启动热态试验后，将原不合理逻辑组态删除。(2)在置换FIM接线端子台之前，必须对需要置换的所有FIM接线端子台进行I/O通道准确度测试，以确保测量信号显示变更范围不大于系统公差。在DCS系统上执行测试配置逻辑，使用信号生成器输出标准信号源，以测试卡通道准确度。
4.3系统总体架构
DCS系统是相对独立的控制网络，但是随着自动化程度的提高，各种第三方系统接口(SIS系统、汽轮机安全监控系统、汽轮机振动监控和故障诊断系统、电气监控管理系统、电力网络计算机监控系统等)仍保持在DCS网络边界。
4.4补丁配置管理
现有DCS控制软件本身的环境要求、DCS控制网络中的主机和服务器的操作系统相对固定，很少升级补丁以避免影响DCS生产运行。但是，如果不修补系统，则会存在漏洞，容易受到攻击，从而导致严重后果。因此，操作系统补丁程序升级需要全面考虑，必须进行严格的安全评估和测试验证，以便在不影响生产运行的情况下进行补丁程序安装。必须使用DCS供应商发布的经过兼容测试的补丁程序修补系统。
4.5U口使用管理
保证各个单元指定的控制系统上位机、控制系统服务器的USB口可被监控，并可控制USB口的使用权限。在DCS控制网络中，通过u盘复制信息会带来病毒木马的安全风险，安全地管理主机、服务器上的USB端口，允许使用，保护指定的重要文件，并限制文件向u盘的随机复制。
4.6数据安全和备份恢复
在生产系统内部分发安全u盘、专用网络、数据加密。安全u盘分为常规区域和安全区域，配置方式因使用环境而异。一般区域可以在未安装DCS主机保护软件的计算机上读取。安全分区只能在安装了保护软件的主机上看到，同时开放相应策略后才可看到和正常使用，实现“专区专用”。对安全分区进行加密，使用高强度的商业秘密算法，有效防止暴力事件造成的数据泄露。安全u盘结合了保护软件可移动存储介质管理和自身安全功能，可以有效地为工业控制主机(特洛伊木马、病毒等)提供防御，从而确保主机安全。
结束语
虽然DCS系统转换的技术方案比较成熟，但各发电企业和DCS制造商仍在探索如何在转换过程中高效安全地执行项目管理和验收任务。随着国有企业项目管理制度的不断完善，具备了项目制定申请、项目调查报告、项目签署技术合同等明确的规章制度，进行了指导。
参考文献
[1]徐勇.对于火电厂DCS热控自动化安装调试探究[J].电子测试,2019(22):105-106.
[2]于剑,余彪.火电厂DCS系统改造项目的过程管理及经验[J].安徽电力,2019,36(03):49-51.
[3]蒲捷.火电厂DCS电缆接线工艺的研究[J].电工技术,2018(24):85-86.
[4]李磊.提高火电厂DCS系统安全性措施[J].安全,2018,39(11):64-65.
[5]张鹏.火电厂DCS系统安全性和可靠性的分析[J].自动化应用,2018(07):128-129.
[6]李巍.火电厂DCS控制系统故障应急处理方法和预防分析[J].山东工业技术,2018(10):181.