電廠中熱工與電氣控制配合方案優化設計探究

張 勇

（山西西山熱電有限責任公司，山西太原 030022）

0 引言

電能的生產主要是依靠電廠，電廠所擁有的生產能力，直接影響正常電力供給情況，同時還會影響經濟發展。在電廠運行過程中，各種工況的控制主要由人工控制系統以及電氣控制系統組成，這兩個控制系統屬于兩個獨立系統，而且長期以來均是獨立運行的，即使個別情況下兩個系統之間在一定程度上也會配合運行，不過配合依舊不夠密切。要想確保兩個控制系統所擁有的作用能夠更加全面得以發揮，就要求電氣控制系統和熱工控制系統能夠更為緊密地融合。這樣，不僅能夠確保電廠自動化水平進一步提升，同時還能增加電廠的生產效率，為電廠贏得更多的經濟效益。

1 電廠中熱工與電氣控制配合方案

若要確保電廠熱工系統能夠和電氣系統更為緊密配合，最為簡便方法是把電氣系統接入至熱工系統中。在電氣系統和熱工系統連接時，所采用的接入方式主要包含有硬接線方式、硬接線結合通信方式以及保留硬接線結合通信方式。不同的接入方式，其所擁有的優缺點也有所不同，應當根據電廠實際運行情況，設計最優的接入方案[1]。

1.1 硬接線方式

硬接線方式指的是采用硬接線方式把電氣控制系統直接接入熱工控制系統中，其中所接入信息有開關輸入量信息、開關輸出量信息以及模擬量輸入信息等，接入方式采用空節點以及直流信號。通過這種方式把電氣控制系統直接接入熱工控制系統中，能夠充分利用熱工控制系統中的顯示裝置而完成對電氣設備信息顯示以及調控功能。通過這一功能可以確保電氣控制系統能夠擁有更為優良的安全性以及穩定性，同時也可以確保熱工控制系統的控制范圍進一步增加，可以實現對機爐電系統的一體化監控。

1.1.1 硬接線方式的優點

此種接入方式能夠讓I/O模件柜更為集中設置，也便于開展日常維護與管理工作，確保設備運行擁有更為優良的條件。通過硬接線方式使得信號傳輸過程中中間環節得以減少，能夠更加快速反應現場信號，具有較高可靠性[2]。在進行連接時，要是能夠保證電纜連接的正確性，便很少出現故障，維護工作更為簡便。

1.1.2 硬接線方式的缺點

此種接線方式初期的成本投資相對高，而且施工過程較為繁瑣，并且可以輸送至熱工控制系統的信息數量相對較少，系統不具備較好的擴展能力。而且，此種連接方式還要求在廠用電回路中設置單獨的表計，并且不能完成自動化抄表作業，系統自動化程度相對較低。

1.2 通信方式

將電氣控制系統通過通信方式接入熱工控制系統中，由于電氣控制系統自身結構基本上均屬于分層分布式結構，其中含有站控層、間隔層以及通信層等。而站控層結構不僅可以完成電氣系統的監控工作以外，同時也可以為熱工控制系統提供更好的控制方式。在通信層結構中，最為關鍵的組成是通信管理設備，通過相關通信協議以及接口能夠完成電氣控制系統與熱工控制系統的聯網[3]。

1.2.1 硬接線結合通信方式的優點

此種接入方式，熱工控制系統無需再配置較多裝置便可以獲取更為系統以及全面的數據信息，另外也確保系統擁有更加優良的可擴展性能。對于綜保設備來說，也不用再單獨設置電能表，能夠把相關信息輸送到電氣控制系統的后臺，不僅確保系統擁有自動抄表的功能，同時還能夠確保電能計量的精準性。電氣系統擁有相對高的自動化水平，能夠實現事故追憶、錄波分析以及防誤閉鎖等各種功能，并且電氣控制系統還能夠在實現遠程倒送長用電操作，自動化程度相對較高[4]。

1.2.2 硬接線結合通信方式的缺點

針對我國幾家規模相對大的發電企業調查后得出，電廠中熱工控制系統所投入的成本將近70%用于購買進口設備，這些設備具有一定的優勢，但是其在通信過程中會受到相應限制，會導致整個系統通信實時性受到一定影響。和僅僅采用硬接線連接方式對比而言，數據信息在系統之中會出現相對多的中轉，導致信息傳輸的可靠性以及實時性變得更差。由于節點相對多，具有較大的分散性，不同的機組需要通過分期建設才能完成，導致系統可擴展性能變得較差。另外，電氣控制系統站控層以及通信層等需要較多的設備，導致系統建設初期需要較多資金投入，建設成本相對較高。

1.3 保留硬接線結合通信方式

保留硬接線結合通信方式屬于軟信息和硬信息混合接入的一種方式，采用此種接入方式需要電氣控制系統中I/O信息通過通信途徑直接接入熱工控制系統中，一些裝置則繼續采用硬接線方式。正是由于這些設備硬接線方式接入熱工控制系統，才能確保發生故障而出現停機問題情況下，可以對一些重要設備進行啟停控制，從而進一步提升機組運行的安全性。此種接入方式是利用高速現場總線在間隔層的保護測控設備中完成組網工作，依照電廠自身的自動化控制特征，確保開關量輸入、開關量輸出以及模擬量輸入等控制過程中關鍵環節能夠和熱工控制系統中控制器層實現實時的通信，這樣便能夠保證電氣控制系統中I/O可以更好參與熱工控制具體流程，通過分散控制手段進一步提升整個控制系統的可靠性。電氣控制系統HIA能夠明顯降低接線數量，確保熱工控制系統只需要設置較少I/O卡件，如此便能夠有效節約電纜用量以橋架施工量，同時還能確保系統運行中維護工作更加便捷[5]。采用此種接入方式，能夠確保電氣控制系統通過兩級控制途徑完成和熱工控制系統之間的通信過程，確保熱工控制系統可以得到更加全面的信息，使電氣控制系統和熱工控制系統擁有更好的協同性。

2 熱工控制和電氣控制配合實例分析

2.1 存在主要問題

電廠廠用電一次接線圖如圖1所示。

圖1 電廠廠用電一次接線圖

若是6 kV分支過流動作，母線出現失電狀況時，由于電氣控制系統的邏輯和熱工控制系統的邏輯無法密切配合，使得熱工控制系統不能準確對一次風機設備以及磨煤機設備具體停運情況加以判別，使得一次風壓出現過低的現象。所以，如果要很好地處理上述問題，確保一次風壓足夠，最為重要的是在6 kV分支過流動作情況下，熱工控制系統可以更加及時且準確地判別磨煤機設備具體停運情況，確保系統能夠正常運行[6]。

2.2 改造方案

通過電氣二次改造將分支出現的過流動作以及分閘輔助節點的信號輸送至熱工控制系統中，當熱工控制系統接收相應信號后，便即向母線全面的延時分閘負荷發出跳閘信號，有效處理延時分閘問題，如此熱工控制系統能夠更加準確與及時判別2B一次風停運、2E與2F磨煤機停運的信號，從而輸送出2B一次風機風門、2E與2F磨煤機一次風門信號，確保一次風出口門及時關閉，確保一次風壓低的問題得到有效解決。在這一過程中，因為發生保護動作的接點屬于瞬間返回接點，但是開關狀態接點則節本上均是在保護動作發生之后幾十毫秒的時間段內才可以完成分閘動作。另外，熱工控制系統的信號采集作用有的周期是100 ms，所以保護觸發脈沖的長度應當在200 ms之上，這樣才可以確保保護動作接點與分閘狀態接點能夠組成“與”邏輯。保護動作邏輯圖如圖2所示。

圖2 保護動作邏輯圖

3 結語

電廠運行過程中，熱工控制系統和電氣控制系統是極為重要的控制系統，且兩者對電廠運行的安全性以及電廠生產效能存在緊密的聯系。要想確保電廠運行中熱工控制系統和電氣控制系統能夠更加密切配合，可以把電氣控制系統接入熱工控制系統中，確保電廠自動化控制水平進一步提升。