电厂中热工与电气控制配合方案优化设计探究

张 勇

（山西西山热电有限责任公司，山西太原 030022）

0 引言

电能的生产主要是依靠电厂，电厂所拥有的生产能力，直接影响正常电力供给情况，同时还会影响经济发展。在电厂运行过程中，各种工况的控制主要由人工控制系统以及电气控制系统组成，这两个控制系统属于两个独立系统，而且长期以来均是独立运行的，即使个别情况下两个系统之间在一定程度上也会配合运行，不过配合依旧不够密切。要想确保两个控制系统所拥有的作用能够更加全面得以发挥，就要求电气控制系统和热工控制系统能够更为紧密地融合。这样，不仅能够确保电厂自动化水平进一步提升，同时还能增加电厂的生产效率，为电厂赢得更多的经济效益。

1 电厂中热工与电气控制配合方案

若要确保电厂热工系统能够和电气系统更为紧密配合，最为简便方法是把电气系统接入至热工系统中。在电气系统和热工系统连接时，所采用的接入方式主要包含有硬接线方式、硬接线结合通信方式以及保留硬接线结合通信方式。不同的接入方式，其所拥有的优缺点也有所不同，应当根据电厂实际运行情况，设计最优的接入方案[1]。

1.1 硬接线方式

硬接线方式指的是采用硬接线方式把电气控制系统直接接入热工控制系统中，其中所接入信息有开关输入量信息、开关输出量信息以及模拟量输入信息等，接入方式采用空节点以及直流信号。通过这种方式把电气控制系统直接接入热工控制系统中，能够充分利用热工控制系统中的显示装置而完成对电气设备信息显示以及调控功能。通过这一功能可以确保电气控制系统能够拥有更为优良的安全性以及稳定性，同时也可以确保热工控制系统的控制范围进一步增加，可以实现对机炉电系统的一体化监控。

1.1.1 硬接线方式的优点

此种接入方式能够让I/O模件柜更为集中设置，也便于开展日常维护与管理工作，确保设备运行拥有更为优良的条件。通过硬接线方式使得信号传输过程中中间环节得以减少，能够更加快速反应现场信号，具有较高可靠性[2]。在进行连接时，要是能够保证电缆连接的正确性，便很少出现故障，维护工作更为简便。

1.1.2 硬接线方式的缺点

此种接线方式初期的成本投资相对高，而且施工过程较为繁琐，并且可以输送至热工控制系统的信息数量相对较少，系统不具备较好的扩展能力。而且，此种连接方式还要求在厂用电回路中设置单独的表计，并且不能完成自动化抄表作业，系统自动化程度相对较低。

1.2 通信方式

将电气控制系统通过通信方式接入热工控制系统中，由于电气控制系统自身结构基本上均属于分层分布式结构，其中含有站控层、间隔层以及通信层等。而站控层结构不仅可以完成电气系统的监控工作以外，同时也可以为热工控制系统提供更好的控制方式。在通信层结构中，最为关键的组成是通信管理设备，通过相关通信协议以及接口能够完成电气控制系统与热工控制系统的联网[3]。

1.2.1 硬接线结合通信方式的优点

此种接入方式，热工控制系统无需再配置较多装置便可以获取更为系统以及全面的数据信息，另外也确保系统拥有更加优良的可扩展性能。对于综保设备来说，也不用再单独设置电能表，能够把相关信息输送到电气控制系统的后台，不仅确保系统拥有自动抄表的功能，同时还能够确保电能计量的精准性。电气系统拥有相对高的自动化水平，能够实现事故追忆、录波分析以及防误闭锁等各种功能，并且电气控制系统还能够在实现远程倒送长用电操作，自动化程度相对较高[4]。

1.2.2 硬接线结合通信方式的缺点

针对我国几家规模相对大的发电企业调查后得出，电厂中热工控制系统所投入的成本将近70%用于购买进口设备，这些设备具有一定的优势，但是其在通信过程中会受到相应限制，会导致整个系统通信实时性受到一定影响。和仅仅采用硬接线连接方式对比而言，数据信息在系统之中会出现相对多的中转，导致信息传输的可靠性以及实时性变得更差。由于节点相对多，具有较大的分散性，不同的机组需要通过分期建设才能完成，导致系统可扩展性能变得较差。另外，电气控制系统站控层以及通信层等需要较多的设备，导致系统建设初期需要较多资金投入，建设成本相对较高。

1.3 保留硬接线结合通信方式

保留硬接线结合通信方式属于软信息和硬信息混合接入的一种方式，采用此种接入方式需要电气控制系统中I/O信息通过通信途径直接接入热工控制系统中，一些装置则继续采用硬接线方式。正是由于这些设备硬接线方式接入热工控制系统，才能确保发生故障而出现停机问题情况下，可以对一些重要设备进行启停控制，从而进一步提升机组运行的安全性。此种接入方式是利用高速现场总线在间隔层的保护测控设备中完成组网工作，依照电厂自身的自动化控制特征，确保开关量输入、开关量输出以及模拟量输入等控制过程中关键环节能够和热工控制系统中控制器层实现实时的通信，这样便能够保证电气控制系统中I/O可以更好参与热工控制具体流程，通过分散控制手段进一步提升整个控制系统的可靠性。电气控制系统HIA能够明显降低接线数量，确保热工控制系统只需要设置较少I/O卡件，如此便能够有效节约电缆用量以桥架施工量，同时还能确保系统运行中维护工作更加便捷[5]。采用此种接入方式，能够确保电气控制系统通过两级控制途径完成和热工控制系统之间的通信过程，确保热工控制系统可以得到更加全面的信息，使电气控制系统和热工控制系统拥有更好的协同性。

2 热工控制和电气控制配合实例分析

2.1 存在主要问题

电厂厂用电一次接线图如图1所示。

图1 电厂厂用电一次接线图

若是6 kV分支过流动作，母线出现失电状况时，由于电气控制系统的逻辑和热工控制系统的逻辑无法密切配合，使得热工控制系统不能准确对一次风机设备以及磨煤机设备具体停运情况加以判别，使得一次风压出现过低的现象。所以，如果要很好地处理上述问题，确保一次风压足够，最为重要的是在6 kV分支过流动作情况下，热工控制系统可以更加及时且准确地判别磨煤机设备具体停运情况，确保系统能够正常运行[6]。

2.2 改造方案

通过电气二次改造将分支出现的过流动作以及分闸辅助节点的信号输送至热工控制系统中，当热工控制系统接收相应信号后，便即向母线全面的延时分闸负荷发出跳闸信号，有效处理延时分闸问题，如此热工控制系统能够更加准确与及时判别2B一次风停运、2E与2F磨煤机停运的信号，从而输送出2B一次风机风门、2E与2F磨煤机一次风门信号，确保一次风出口门及时关闭，确保一次风压低的问题得到有效解决。在这一过程中，因为发生保护动作的接点属于瞬间返回接点，但是开关状态接点则节本上均是在保护动作发生之后几十毫秒的时间段内才可以完成分闸动作。另外，热工控制系统的信号采集作用有的周期是100 ms，所以保护触发脉冲的长度应当在200 ms之上，这样才可以确保保护动作接点与分闸状态接点能够组成“与”逻辑。保护动作逻辑图如图2所示。

图2 保护动作逻辑图

3 结语

电厂运行过程中，热工控制系统和电气控制系统是极为重要的控制系统，且两者对电厂运行的安全性以及电厂生产效能存在紧密的联系。要想确保电厂运行中热工控制系统和电气控制系统能够更加密切配合，可以把电气控制系统接入热工控制系统中，确保电厂自动化控制水平进一步提升。