電廠中熱工與電氣控制配合方案優(yōu)化設(shè)計探究

張 勇

（山西西山熱電有限責(zé)任公司，山西太原 030022）

0 引言

電能的生產(chǎn)主要是依靠電廠，電廠所擁有的生產(chǎn)能力，直接影響正常電力供給情況，同時還會影響經(jīng)濟(jì)發(fā)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(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)組成，這兩個控制系統(tǒng)屬于兩個獨立系統(tǒng)，而且長期以來均是獨立運行的，即使個別情況下兩個系統(tǒng)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(tǒng)所擁有的作用能夠更加全面得以發(fā)揮，就要求電氣控制系統(tǒng)和熱工控制系統(tǒng)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(jìn)一步提升，同時還能增加電廠的生產(chǎn)效率，為電廠贏得更多的經(jīng)濟(jì)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(tǒng)能夠和電氣系統(tǒng)更為緊密配合，最為簡便方法是把電氣系統(tǒng)接入至熱工系統(tǒng)中。在電氣系統(tǒng)和熱工系統(tǒng)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(jié)合通信方式以及保留硬接線結(jié)合通信方式。不同的接入方式，其所擁有的優(yōu)缺點也有所不同，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電廠實際運行情況，設(shè)計最優(yōu)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(tǒng)直接接入熱工控制系統(tǒng)中，其中所接入信息有開關(guān)輸入量信息、開關(guān)輸出量信息以及模擬量輸入信息等，接入方式采用空節(jié)點以及直流信號。通過這種方式把電氣控制系統(tǒng)直接接入熱工控制系統(tǒng)中，能夠充分利用熱工控制系統(tǒng)中的顯示裝置而完成對電氣設(shè)備信息顯示以及調(diào)控功能。通過這一功能可以確保電氣控制系統(tǒng)能夠擁有更為優(yōu)良的安全性以及穩(wěn)定性，同時也可以確保熱工控制系統(tǒng)的控制范圍進(jìn)一步增加，可以實現(xiàn)對機(jī)爐電系統(tǒng)的一體化監(jiān)控。

1.1.1 硬接線方式的優(yōu)點

此種接入方式能夠讓I/O模件柜更為集中設(shè)置，也便于開展日常維護(hù)與管理工作，確保設(shè)備運行擁有更為優(yōu)良的條件。通過硬接線方式使得信號傳輸過程中中間環(huán)節(jié)得以減少，能夠更加快速反應(yīng)現(xiàn)場信號，具有較高可靠性[2]。在進(jìn)行連接時，要是能夠保證電纜連接的正確性，便很少出現(xiàn)故障，維護(hù)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(tǒng)的信息數(shù)量相對較少，系統(tǒng)不具備較好的擴(kuò)展能力。而且，此種連接方式還要求在廠用電回路中設(shè)置單獨的表計，并且不能完成自動化抄表作業(yè)，系統(tǒng)自動化程度相對較低。

1.2 通信方式

將電氣控制系統(tǒng)通過通信方式接入熱工控制系統(tǒng)中，由于電氣控制系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)基本上均屬于分層分布式結(jié)構(gòu)，其中含有站控層、間隔層以及通信層等。而站控層結(jié)構(gòu)不僅可以完成電氣系統(tǒng)的監(jiān)控工作以外，同時也可以為熱工控制系統(tǒng)提供更好的控制方式。在通信層結(jié)構(gòu)中，最為關(guān)鍵的組成是通信管理設(shè)備，通過相關(guān)通信協(xié)議以及接口能夠完成電氣控制系統(tǒng)與熱工控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)[3]。

1.2.1 硬接線結(jié)合通信方式的優(yōu)點

此種接入方式，熱工控制系統(tǒng)無需再配置較多裝置便可以獲取更為系統(tǒng)以及全面的數(shù)據(jù)信息，另外也確保系統(tǒng)擁有更加優(yōu)良的可擴(kuò)展性能。對于綜保設(shè)備來說，也不用再單獨設(shè)置電能表，能夠把相關(guān)信息輸送到電氣控制系統(tǒng)的后臺，不僅確保系統(tǒng)擁有自動抄表的功能，同時還能夠確保電能計量的精準(zhǔn)性。電氣系統(tǒng)擁有相對高的自動化水平，能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)還能夠在實現(xiàn)遠(yuǎn)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(jié)合通信方式的缺點

針對我國幾家規(guī)模相對大的發(fā)電企業(yè)調(diào)查后得出，電廠中熱工控制系統(tǒng)所投入的成本將近70%用于購買進(jìn)口設(shè)備，這些設(shè)備具有一定的優(yōu)勢，但是其在通信過程中會受到相應(yīng)限制，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)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(shù)據(jù)信息在系統(tǒng)之中會出現(xiàn)相對多的中轉(zhuǎn)，導(dǎo)致信息傳輸?shù)目煽啃砸约皩崟r性變得更差。由于節(jié)點相對多，具有較大的分散性，不同的機(jī)組需要通過分期建設(shè)才能完成，導(dǎo)致系統(tǒng)可擴(kuò)展性能變得較差。另外，電氣控制系統(tǒng)站控層以及通信層等需要較多的設(shè)備，導(dǎo)致系統(tǒng)建設(shè)初期需要較多資金投入，建設(shè)成本相對較高。

1.3 保留硬接線結(jié)合通信方式

保留硬接線結(jié)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(tǒng)中I/O信息通過通信途徑直接接入熱工控制系統(tǒng)中，一些裝置則繼續(xù)采用硬接線方式。正是由于這些設(shè)備硬接線方式接入熱工控制系統(tǒng)，才能確保發(fā)生故障而出現(xiàn)停機(jī)問題情況下，可以對一些重要設(shè)備進(jìn)行啟?？刂疲瑥亩M(jìn)一步提升機(jī)組運行的安全性。此種接入方式是利用高速現(xiàn)場總線在間隔層的保護(hù)測控設(shè)備中完成組網(wǎng)工作，依照電廠自身的自動化控制特征，確保開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出以及模擬量輸入等控制過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)能夠和熱工控制系統(tǒng)中控制器層實現(xiàn)實時的通信，這樣便能夠保證電氣控制系統(tǒng)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(jìn)一步提升整個控制系統(tǒng)的可靠性。電氣控制系統(tǒng)HIA能夠明顯降低接線數(shù)量，確保熱工控制系統(tǒng)只需要設(shè)置較少I/O卡件，如此便能夠有效節(jié)約電纜用量以橋架施工量，同時還能確保系統(tǒng)運行中維護(hù)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(tǒng)通過兩級控制途徑完成和熱工控制系統(tǒng)之間的通信過程，確保熱工控制系統(tǒng)可以得到更加全面的信息，使電氣控制系統(tǒng)和熱工控制系統(tǒng)擁有更好的協(xié)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(xiàn)失電狀況時，由于電氣控制系統(tǒng)的邏輯和熱工控制系統(tǒng)的邏輯無法密切配合，使得熱工控制系統(tǒng)不能準(zhǔn)確對一次風(fēng)機(jī)設(shè)備以及磨煤機(jī)設(shè)備具體停運情況加以判別，使得一次風(fēng)壓出現(xiàn)過低的現(xiàn)象。所以，如果要很好地處理上述問題，確保一次風(fēng)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(tǒng)可以更加及時且準(zhǔn)確地判別磨煤機(jī)設(shè)備具體停運情況，確保系統(tǒng)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(xiàn)的過流動作以及分閘輔助節(jié)點的信號輸送至熱工控制系統(tǒng)中，當(dāng)熱工控制系統(tǒng)接收相應(yīng)信號后，便即向母線全面的延時分閘負(fù)荷發(fā)出跳閘信號，有效處理延時分閘問題，如此熱工控制系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確與及時判別2B一次風(fēng)停運、2E與2F磨煤機(jī)停運的信號，從而輸送出2B一次風(fēng)機(jī)風(fēng)門、2E與2F磨煤機(jī)一次風(fēng)門信號，確保一次風(fēng)出口門及時關(guān)閉，確保一次風(fēng)壓低的問題得到有效解決。在這一過程中，因為發(fā)生保護(hù)動作的接點屬于瞬間返回接點，但是開關(guān)狀態(tài)接點則節(jié)本上均是在保護(hù)動作發(fā)生之后幾十毫秒的時間段內(nèi)才可以完成分閘動作。另外，熱工控制系統(tǒng)的信號采集作用有的周期是100 ms，所以保護(hù)觸發(fā)脈沖的長度應(yīng)當(dāng)在200 ms之上，這樣才可以確保保護(hù)動作接點與分閘狀態(tài)接點能夠組成“與”邏輯。保護(hù)動作邏輯圖如圖2所示。

圖2 保護(hù)動作邏輯圖

3 結(jié)語

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