热工控制与电气控制的有效配合方案略述

李琼

摘 要：热工控制与电气控制是火电厂生产过程中不可或缺的控制系统，它们有着非常重要的作用。其中热工控制系统主要是对火电机组的运行进行控制，而电气控制系统除对单元机组进行控制外，还肩负着控制厂用电的任务。如果能够使这两大系统有机地融为一体，将会使彼此之间的配合更加密切。基于此点，文章首先简要阐述了热工控制DCS系统与电气控制ECS系统的应用现状，并在此基础上对DCS系统与ECS系统有效配合的实现方案进行论述。期望通过该文的研究能够对火电厂自动化控制水平的提升有所帮助。

关键词：热工控制 电气控制 配合 系统

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0014-02

在我国，火电厂肩负着生产电能的重要任务，其产能的高低，不仅关系到电能的供给，而且还与经济效益有着密切的关联。热工控制与电气控制是火电厂控制系统的主要组成部分，二者分别负责对火电机组、单元机组和厂用电进行控制。一直以来，这两个控制系统都是独立运行，虽然彼此之间也存在配合，但并不紧密，为了能够使热工控制与电气控制在火电生产中的作用得以充分发挥，应当使两个控制系统之间形成紧密配合，这样既可以提高火电厂的自动化控制水平，又能提高生产能效，可以给企业带来巨大的经济效益。借此，该文就热工控制与电气控制的有效配合方案进行浅谈。

1 热工控制DCS系统与电气控制ECS系统的应用现状

1.1 热工控制DCS系统的应用情况

国内火电机组应用DCS初期，DCS的监控范围主要在DAS、MCS、FSSS、SCS方面。在《火力发电厂分散控制系统（DCS）技术规范书》中，DCS的监控功能覆盖范围仍是上述四项。但是，近几年来，DCS的应用范围已经拓展到大容量机组的各个控制子系统中，同时也能成功应用于脱硝系统、脱硫系统、大型循环硫化床锅炉等领域，实现了DCS的全面控制。一些火电厂在DCS的SCS控制功能中纳入了电气发变组和厂用电系统的控制（FECS）功能，由DCS替代ETS控制功能，促使DCS与DEH的软硬件有机结合，甚至可在单元机组的DCS控制中纳入烟气脱硫控制系统，构建起一体化的热工控制系统，从而推动了DCS技术的进一步发展。此外，火电厂还将辅控系统与主厂房的控制系统DCS实现对接，使得辅控室内不再设置水、煤、灰三个监控点，而是将其设置在集控室，进而有利于降低库存成本和运维费用，强化热工系统一体化控制。

1.2 电气控制ECS系统的应用情况

电气控制系统简称ECS，可将该系统细分为单元机组和公用电气两部分，前者主要控制的对象包括：发变组断路器、隔离开关；发电机灭磁开关；自动准同期ASS；励磁系统VAR控制；高压厂变工作与备用分支断路器；6kV厂用电快速投切装置；低压变分段开关。后者的控制对象具体包括：公用变分段开关；厂区变分段开关；化学变压器分段开关；进线电源分支开关等等。

2 DCS系统与ECS系统有效配合的实现方案

想要实现热工控制系统与电气控制系统之间的有效配合，最为简单的方法就是将ECS系统接入到DCS系统当中。常用的接入方式有以下几种：单纯硬接线、硬接线+通信、保留硬接线+通信。下面该文重点对这三种接入方式的特点进行分析，并通过对比分析找出最为经济、可行的接入方式。

2.1 硬接线

这种接入方式具体是指通过硬接线将ECS系统接入到DCS系统当中，接入的信息包括DI/DO（开关量输入/输出）、AI（模拟量输入）。接入方式为空节点和直流信号。采用该方式将ECS系统接入到DCS系统后，可借助DCS系统的CRT实现电气设备相关信息的显示报警和调节控制，由此不但能够进一步提高电气控制的安全性和可靠性，而且还能是DCS的控制范围有所扩大，有助于机炉电系统一体化运行监控目标的实现。

2.1.1 优点

该接入方式具有如下优点：I/O模件柜可采取集中的方式进行布置，更加便于管理，给设备的运行提供了良好的环境；减少了信号传输的中间环节，对现场信号的反应快速、可靠；只要确保连接电缆敷设正确，基本不会发生故障，有助于减轻维护工作量。

2.1.2 缺点

前期一次性投入的成本较大，施工复杂；能够接入到DCS系统中的信息量比较有限，系统可扩展性能不高；需要在厂用电回路上加装单独的表计，且无法实现自动化抄表；在厂用电倒送的过程中，无法实现厂用电源的远程操作；电气系统的整体自动化水平不高；重复配置、浪费资源。

2.2 硬接线+通信

在这种接入方式下，ECS系统多数采用的都是分层分布式结构，具体包括站控层、通信层和间隔层。其中站控层除了能够单独对电气系统进行监控外，还能为DCS提供后备控制手段；通信层的核心为通信管理机，利用通信接口及通信协议格式的转换可实现电气系统联网；间隔层能够实现对电气系统现场信息的采集、保护、控制及数据通信等功能。

2.2.1 优点

DCS系统不需要配置过多的设备，并且能够获取更加全面、丰富的信息，且系统自身具备较强的扩展性；综保裝置无需单独配置电能表，可将信息直接传输至ECS后台，既具备自动抄表功能，又可实现电能的高精度计量；电气系统的自动化水平高，具有事故追忆、录波分析、防误闭锁、保护定值管理、操作票等管理功能，并对电气系统进行维护；ECS在需要倒送厂用电的情况下，可远程操作高压启/备变、高/低压厂用电源。

2.2.2 不足

通过对国内一些大型火电厂进行调查后发现，用于DCS系统的建设资金有70%左右都投入了进口设备的采购上，进口的DCS在通信方面有一定的限制，由此影响了系统通信的实时性；与单纯的硬接线方式相比，信息在整个传输网络内中转环节较多，可靠性与实时性上可存在一定的差距；节点多、分散性强，多台机组必须采取分期建设的方法，这对系统容量的可扩展性提出了较高的要求，受厂家解决方案的影响，常常会出现网络通信中断等问题，由此增大了系统的维护工作量；因ECS系统的站控层和通信层设备配置过于复杂，致使整体投资偏高，总成本的降低并不十分明显。

2.3 保留硬接線+通信

这是一种将软硬信息相互混合采用的方案，它要求ECS系统的I/O信息以通信的方式直接接入到DCS系统当中，而部分设备保留硬接线的控制方式（仅包含启停控制）。通过这部分硬接线的保留，可以在故障停机时，确保重要设备能够得到启停控制，有助于机组设备安全性的提升。该接入方式的特点如下：在间隔层保护测控装置中采用高速现场总线进行组网，根据电厂自动化的工业环节特点，使DI、DO、AI等参与控制的关键点与DCS的控制器层进行通讯，从而保证ECS系统的I/O能够参与到DCS控制的工艺过程中，利用分散控制方式进而确保系统可靠运行；ECS系统可减少硬接线，使DCS系统配置少量的I/O卡件，这样一来可节省电缆和桥架等配件的使用量，并且使得安装和维护工作更加简便；ECS系统采用两级控制方式实现与DCS的通讯，分别为控制器层和主站层，可获取丰富的数据信息，实现ECS系统与DCS系统协同控制。

2.4 经济性比较

由于单纯硬接线方式的成本过高，经济性较差，所以仅对后两种接入方式进行经济性比较。以某2×600MW的工程为例，两台机组分别采用硬接线+通信和保留硬接线+通信的方式接入DCS系统，前者共计需要投入1325.6万元，后者共计需要投入864.87万元。相比之下，保留硬接线+通信的接入方式在投资上可以节省460.73万元，由此不难看出，保留硬接线+通信更加经济，可将之作为热工控制与电气控制有效配合的首选接入方案。

3 结语

综上所述，在火电厂的生产中，热工与电气控制是不可或缺的重要组成部分之一，其与生产安全和产能有着非常密切的关系。为了实现热工与电气控制的有效配合，可将ECS系统接入到DCS系统当中。该文重点对系统的接入方式进行了分析，通过对比分析，得出如下结果：在硬接线、硬接线+通信和保留硬接线+通信这三种接入方式中，保留硬接线+通信的经济性最佳。因此，建议采用这种接入方式实现热工控制与电气控制的配合。在未来一段时期，应当重点加大热工控制与电气控制相关方面的研究力度，在现有的基础上进行改进和完善，并通过不断的技术创新，为热工控制系统与电气控制系统的有效配合提供强有力的技术支撑。

参考文献

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