試論熱工控制與電氣控制的有效配合方案

朱 琳

（中國能源建設集團安徽電力建設第一工程有限公司,合肥 230088）

0 引言

實現熱工控制與電氣控制的有效配合是當前電廠生產運行的重要任務，在DCS系統的應用中納入電氣控制系統，有利于促進電廠控制自動化水平的提升，同時更好的對熱工設備、電氣設備以及整個電廠進行保護。

1 熱工與電氣控制系統的現狀

1.1 熱工控制DCS系統的應用現狀

在DCS系統的早期應用中，其主要的監控范圍有四項，分別是SCS、FSSS、MCS和DAS[1]。然而，在這幾年的發展過程中，大容量機組的許多控制子系統都開始應用了DCS，并且在脫硫與脫銷系統中獲得了成功應用，從而使DCS的全面控制得以實現。甚至還有部分火力電廠將廠用電系統與電氣發變組的控制功能納入到DCS系統中的SCS控制功能中，使得ETS控制功能被DCS取代了，實現了DCS和DEH的相互融合。通過一體化的熱工控制系統的構建，大大促進了DCS技術的深入發展。

1.2 電氣控制ECS系統的應用現狀

具體來說，電氣控制ECS系統可分為兩個組成部分，一是單元機組，二是公用電氣。二者所控制的對象不同，一般來講，低壓變分段開關、隔離開關、高壓廠變工工作以及發變組斷路器等由單元機組控制。而在公用電氣部分，其控制的范圍主要是化學變壓器、廠區及公用變分段開關，還包括僅限電源分支開關。

2 實現熱工和電氣控制有效配合的方案探討

2.1 硬接線方式分析

硬接線方式就是DCS系統和ECS系統的連接是以硬接線進行接入實現的，其中需要進行接入的信息主要集中在兩個方面，一個是DI/DO的接入，即開關量輸入/輸出，另一個是AI的接入，即模擬量輸入[2]。并且使用直流信號與空節點的方式接入。在DCS系統中使用這種方式進行ECS系統的接入后，電氣設備的調節控制與信號顯示可通過DCS系統中的CRT實現，如此一來，一方面可以使電氣控制的安全可靠性得以提升，另一方面可以擴展DCS的控制范圍，從而對于實現機爐電系統一體化的運行監控具有積極的促進作用。在硬接線的接入方式中，能夠集中布置T/O模件柜，管理更加方便，并創造了一個良好的設備運行環境；并且使信號傳輸的中間環節得以減少，能夠迅速可靠的反映現場信號。一般情況下，連接電纜只要不出問題，其他地方幾乎不會出現故障，從而使得維護工作量大大減輕了。然而采用硬接線的接入方式，其需要較高的一次性投入成本，并且施工具有一定的復雜性，信息接入量也不全面，系統難以進行擴展。同時，還必須將單獨的表計加裝在廠用電回路中，抄表不能自動化進行。

2.2 硬接線+通信

如果采用硬接線+通信的接入方式，ECS系統的結構基本上都以分層分布式為主，其中主要有三個層次，一是站控層，二是通信層，三是間隔層。對于站控層，其一方面單獨監控電氣系統，另一方面還可以對DCS進行后備控制手段的提供。而對于通信層，通信管理機是其核心，電氣系統聯網的實現可以通過轉換通信協議格式以及通信接口進行。對于間隔層，其可以采集電氣系統現場信息，并實現數據的通信。采用硬接線+通信的接入方式，不必要對DCS系統進行太多的設備配置，同時可以獲得的信息更加豐富，系統所具有的擴展性較強。電能表不需要進行單獨配置，不但能夠實現抄表的自動化，而且能夠高精度計量電能。此外，這一接入方式的電氣系統具有較高的自動化水平，如防誤閉鎖、事故追憶以及保護定值管理等。同時還可以對廠用電源進行遠程操控。然而，這一接入方式的不足也很明顯，信息在傳輸過程中具有較多的中間環節，難以保障信息傳輸的時效性和可靠性。受制于廠家解決方案，導致網絡通信中斷頻繁，使得系統維護工作量增加。此外，對于通信層與站控層，其具有比較復雜的設備配置，增加了投資成本。

2.3 保留硬接線+通信

這種接入方案是對軟硬信息的混合使用，其要求在DCS系統中采用通信的方式接入ECS中的I/O信息，而硬接線的啟停控制在一些設備中進行保留。保留了這部分的硬接線后，能夠使一些重要設備在故障停機時得以進行啟停控制，在一定程度上提高了機組設備的安全性。這一接入方案有如下特點：使用高速總線對間隔層保護控制裝置進行組網，結合電廠自動化狀況，實現DCS控制器層和控制關鍵點的通訊，以此確保DCS控制的工藝過程中實現ECS的I/O參與，分散控制形式的采用使得系統運行的可靠性更有保障。由于ECS系統的硬接線比較少，因而只需對DCS系統進行數量不多的I/O卡件的配置，進而所需使用的電纜與橋架等配件大大減少，易于安裝維護。

3 經濟性比較

在上述三種接入方案中，硬接線需要較高的成本，不具備經濟性。因此，在經濟性方面，只對后兩種方案進行相關比較。我們以實際工程案例進行比較，工程規模為2×600MW，在這兩臺機組中，一臺使用硬接線+通信方案，另一臺使用保留硬接線+通信的方案，通過對投入成本進行計算得出，前者共花費1298.7萬元，后者共花費847.3萬元。可以看出，在資金投入方面，保留硬接線+通信的接入方案能夠節約投資成本，經濟性更好。

4 結語

熱工控制與電氣控制在電廠生產中發揮重要作用，其直接影響著生產安全。在熱工控制DCS系統中接入電氣控制ECS系統，實現熱工控制與電氣控制的有效配合，對于電廠運行的安全性和可靠性，以及對于電廠控制系統自動化水平的提高具有積極意義。在方案設計中，要結合電廠控制系統的具體情況，選擇合適的接入方案。

[1]劉東斌.熱源供熱發電機組DCS與電氣監控系統的應用及特點[J].有色設備,2012(02).

[2]董贊宇.淺談DCS系統在電廠電氣控制系統中的應用[J].科技與企業,2013(02).