试论热工控制与电气控制的有效配合方案

朱 琳

（中国能源建设集团安徽电力建设第一工程有限公司,合肥 230088）

0 引言

实现热工控制与电气控制的有效配合是当前电厂生产运行的重要任务，在DCS系统的应用中纳入电气控制系统，有利于促进电厂控制自动化水平的提升，同时更好的对热工设备、电气设备以及整个电厂进行保护。

1 热工与电气控制系统的现状

1.1 热工控制DCS系统的应用现状

在DCS系统的早期应用中，其主要的监控范围有四项，分别是SCS、FSSS、MCS和DAS[1]。然而，在这几年的发展过程中，大容量机组的许多控制子系统都开始应用了DCS，并且在脱硫与脱销系统中获得了成功应用，从而使DCS的全面控制得以实现。甚至还有部分火力电厂将厂用电系统与电气发变组的控制功能纳入到DCS系统中的SCS控制功能中，使得ETS控制功能被DCS取代了，实现了DCS和DEH的相互融合。通过一体化的热工控制系统的构建，大大促进了DCS技术的深入发展。

1.2 电气控制ECS系统的应用现状

具体来说，电气控制ECS系统可分为两个组成部分，一是单元机组，二是公用电气。二者所控制的对象不同，一般来讲，低压变分段开关、隔离开关、高压厂变工工作以及发变组断路器等由单元机组控制。而在公用电气部分，其控制的范围主要是化学变压器、厂区及公用变分段开关，还包括仅限电源分支开关。

2 实现热工和电气控制有效配合的方案探讨

2.1 硬接线方式分析

硬接线方式就是DCS系统和ECS系统的连接是以硬接线进行接入实现的，其中需要进行接入的信息主要集中在两个方面，一个是DI/DO的接入，即开关量输入/输出，另一个是AI的接入，即模拟量输入[2]。并且使用直流信号与空节点的方式接入。在DCS系统中使用这种方式进行ECS系统的接入后，电气设备的调节控制与信号显示可通过DCS系统中的CRT实现，如此一来，一方面可以使电气控制的安全可靠性得以提升，另一方面可以扩展DCS的控制范围，从而对于实现机炉电系统一体化的运行监控具有积极的促进作用。在硬接线的接入方式中，能够集中布置T/O模件柜，管理更加方便，并创造了一个良好的设备运行环境；并且使信号传输的中间环节得以减少，能够迅速可靠的反映现场信号。一般情况下，连接电缆只要不出问题，其他地方几乎不会出现故障，从而使得维护工作量大大减轻了。然而采用硬接线的接入方式，其需要较高的一次性投入成本，并且施工具有一定的复杂性，信息接入量也不全面，系统难以进行扩展。同时，还必须将单独的表计加装在厂用电回路中，抄表不能自动化进行。

2.2 硬接线+通信

如果采用硬接线+通信的接入方式，ECS系统的结构基本上都以分层分布式为主，其中主要有三个层次，一是站控层，二是通信层，三是间隔层。对于站控层，其一方面单独监控电气系统，另一方面还可以对DCS进行后备控制手段的提供。而对于通信层，通信管理机是其核心，电气系统联网的实现可以通过转换通信协议格式以及通信接口进行。对于间隔层，其可以采集电气系统现场信息，并实现数据的通信。采用硬接线+通信的接入方式，不必要对DCS系统进行太多的设备配置，同时可以获得的信息更加丰富，系统所具有的扩展性较强。电能表不需要进行单独配置，不但能够实现抄表的自动化，而且能够高精度计量电能。此外，这一接入方式的电气系统具有较高的自动化水平，如防误闭锁、事故追忆以及保护定值管理等。同时还可以对厂用电源进行远程操控。然而，这一接入方式的不足也很明显，信息在传输过程中具有较多的中间环节，难以保障信息传输的时效性和可靠性。受制于厂家解决方案，导致网络通信中断频繁，使得系统维护工作量增加。此外，对于通信层与站控层，其具有比较复杂的设备配置，增加了投资成本。

2.3 保留硬接线+通信

这种接入方案是对软硬信息的混合使用，其要求在DCS系统中采用通信的方式接入ECS中的I/O信息，而硬接线的启停控制在一些设备中进行保留。保留了这部分的硬接线后，能够使一些重要设备在故障停机时得以进行启停控制，在一定程度上提高了机组设备的安全性。这一接入方案有如下特点：使用高速总线对间隔层保护控制装置进行组网，结合电厂自动化状况，实现DCS控制器层和控制关键点的通讯，以此确保DCS控制的工艺过程中实现ECS的I/O参与，分散控制形式的采用使得系统运行的可靠性更有保障。由于ECS系统的硬接线比较少，因而只需对DCS系统进行数量不多的I/O卡件的配置，进而所需使用的电缆与桥架等配件大大减少，易于安装维护。

3 经济性比较

在上述三种接入方案中，硬接线需要较高的成本，不具备经济性。因此，在经济性方面，只对后两种方案进行相关比较。我们以实际工程案例进行比较，工程规模为2×600MW，在这两台机组中，一台使用硬接线+通信方案，另一台使用保留硬接线+通信的方案，通过对投入成本进行计算得出，前者共花费1298.7万元，后者共花费847.3万元。可以看出，在资金投入方面，保留硬接线+通信的接入方案能够节约投资成本，经济性更好。

4 结语

热工控制与电气控制在电厂生产中发挥重要作用，其直接影响着生产安全。在热工控制DCS系统中接入电气控制ECS系统，实现热工控制与电气控制的有效配合，对于电厂运行的安全性和可靠性，以及对于电厂控制系统自动化水平的提高具有积极意义。在方案设计中，要结合电厂控制系统的具体情况，选择合适的接入方案。

[1]刘东斌.热源供热发电机组DCS与电气监控系统的应用及特点[J].有色设备,2012(02).

[2]董赞宇.浅谈DCS系统在电厂电气控制系统中的应用[J].科技与企业,2013(02).