試論熱工控制與電氣控制的有效配合方案

王俊峰

[摘? ? 要 ]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，用電的需求量也在不斷的增加，這就對(duì)電廠的供電能力提出了更高的要求。在電廠的運(yùn)行中，電廠的人工控制以及電氣控制對(duì)電廠運(yùn)行的狀態(tài)具有重要的影響，因此需要對(duì)電廠熱工控制以及電氣控制的方案進(jìn)行深入的研究，保證二者的有效配合，提升電廠各機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升電廠的自動(dòng)化水平以及現(xiàn)代化水平。

[關(guān)鍵詞]熱工控制;電氣控制;配合

[中圖分類號(hào)]TM621 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]209595–6487（2020）04–0–03

[Abstract]With the continuous development of social economy， the demand for electricity is also increasing， which puts forward higher requirements for the power supply capacity of the power plant.In the operation of the power plant， the manual control and electrical control of the power plant have an important impact on the operation state of the power plant.Therefore， it is necessary to conduct in-depth research on the thermal control and electrical control scheme of the power plant， so as to ensure the second With the effective cooperation， the operation stability of each unit in the power plant will be improved， and the automation level and modernization level of the power plant will be further improved.

[Keywords]thermal control， electrical control; coordination

火電能源是我國(guó)主要的電力能源，電廠機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)能夠在很大程度上影響電力產(chǎn)能，同時(shí)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的影響，近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，同時(shí)對(duì)電力能源的需求也在不斷的提升，因此保證確保電廠各機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，提高電廠的電力產(chǎn)能十分的關(guān)鍵，在這個(gè)過(guò)程中需要關(guān)注電廠熱電控制系統(tǒng)的性能，明確電廠熱工控制以及電氣控制對(duì)火電機(jī)組，單元機(jī)組以及電廠用電的影響。在以往的電力系統(tǒng)控制中，熱工控制以及電氣控制是相互獨(dú)立的，彼此系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)性很低，這在一定程度上影響了電廠系統(tǒng)控制的效率，不利于保證電廠各機(jī)組設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，而對(duì)電廠熱工控制系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，保證二者的密切配合，對(duì)于提升電廠控制系統(tǒng)運(yùn)行水平，提高電力產(chǎn)生，促進(jìn)電廠自動(dòng)化以及現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的意義。

1 熱工控制以及電氣控制的應(yīng)用情況

在電能生產(chǎn)中，電廠設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電能的應(yīng)用以及電能生產(chǎn)的穩(wěn)定性具有重要的影響，從整體上來(lái)看，電廠控制系統(tǒng)具有相對(duì)的復(fù)雜性，涉及到對(duì)眾多設(shè)備的控制以及眾多環(huán)節(jié)的管理，在電力生產(chǎn)中需要保證的各個(gè)環(huán)節(jié)以及系統(tǒng)控制的科學(xué)性合理性，才能保證電力輸出的穩(wěn)定性以及安全性。從目前電力生產(chǎn)的實(shí)際情況上來(lái)看，在生產(chǎn)中大多數(shù)的環(huán)節(jié)都需要人工來(lái)進(jìn)行控制操作，同時(shí)電系統(tǒng)進(jìn)行輔助控制。其中熱工控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)在很大程度上是相互獨(dú)立的，在電廠運(yùn)行的過(guò)程中，兩個(gè)系統(tǒng)各自分管，僅在需要進(jìn)行特殊處理時(shí)，兩個(gè)系統(tǒng)才會(huì)進(jìn)行較低水平的配合度，配合的效率以及配合的水平都比較低下。現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力能源的需求不斷的提升，因此需要電廠具有較高的系統(tǒng)管理水平，才能不斷提升電力生產(chǎn)的能力，這就需要熱工系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)進(jìn)行有效的配合，通過(guò)二者的配合，最大程度的提升系統(tǒng)管理的水平，只有這樣才能提升電廠的現(xiàn)代化水平以及自動(dòng)化的水平，提升電廠系統(tǒng)管理的水平，滿足當(dāng)前發(fā)展階段下對(duì)電力能源的需求。

在電力生產(chǎn)中，DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行熱工控制，從該系統(tǒng)的運(yùn)行原理上可以總結(jié)出，該系統(tǒng)的運(yùn)行可以分為四個(gè)主要的運(yùn)行管理內(nèi)容，分別是SCS、FSSS、MCS以及DAS。隨著電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于一些大型機(jī)組的系統(tǒng)管理中，該系統(tǒng)可以較好的對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行管理，利用該系統(tǒng)可以較好的對(duì)脫硫、脫硝等流程進(jìn)行管理，并且能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，隨著DCS控制系統(tǒng)在電廠管理中的大規(guī)模應(yīng)用，已經(jīng)能夠較好的提升電廠的系統(tǒng)設(shè)備管理能力。為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)管理的效能，一些電廠已經(jīng)對(duì)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，將部分電氣控制的功能融合到了DCS控制系統(tǒng)中，通過(guò)SCS功能系統(tǒng)與作為載體，實(shí)現(xiàn)了更加豐富的控制功能，在這種情況上ETS的控制已經(jīng)在很大程度上被DCS控制系統(tǒng)取代，因此現(xiàn)代的DCS控制系統(tǒng)可以看作是DEH與DCS之間的相互整合，在這個(gè)過(guò)程中熱工控制系統(tǒng)的一體性被極大的加強(qiáng)，促進(jìn)了DCS控制系統(tǒng)不斷完善，DCS控制系統(tǒng)的實(shí)用水平不斷提高。

目前來(lái)看電氣控制ECS系統(tǒng)主要由兩個(gè)大的系統(tǒng)控制部分組成，分別對(duì)單元機(jī)組以及公用電氣進(jìn)行控制，這兩大控制部分在控制功能的實(shí)現(xiàn)上以及系統(tǒng)控制的應(yīng)用場(chǎng)景上有一定的差異性，一般來(lái)說(shuō)單元機(jī)組控制的是低壓分段設(shè)備、隔離開(kāi)關(guān)、高壓及組斷路器，而變壓器、公用變分段開(kāi)關(guān)、廠區(qū)開(kāi)關(guān)等則屬于公用電氣的控制范疇，同時(shí)公用電氣的管理還包括對(duì)電能分支開(kāi)關(guān)的管理。因此從系統(tǒng)整體管理的層面上來(lái)看熱工系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的整合管理。最直接有效的方法就是將電氣控制系統(tǒng)直接接入到熱工控制系統(tǒng)中，通過(guò)這樣的方式來(lái)促進(jìn)熱工控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。從系統(tǒng)結(jié)合的方式上來(lái)看，可以將系統(tǒng)的接入方式分為三種，分別是硬接線方案、硬接線結(jié)合通信方案以及保留硬接線結(jié)合通信方案，這三種接入的方案有各自的特點(diǎn)，所適用的場(chǎng)景也不同，因此在進(jìn)行系統(tǒng)整合的過(guò)程中，需要根據(jù)電廠的實(shí)際情況來(lái)選擇最佳的接入方案，保證系統(tǒng)整合的效果。

2 實(shí)現(xiàn)熱工與電子控制的有效配合方案

2.1 硬接線方案

硬接線方案實(shí)現(xiàn)的方式較為簡(jiǎn)單直接，就是通過(guò)硬接線來(lái)對(duì)熱工控制系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行整合，該接入方案可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)輸入量、模擬量輸入信息等信息內(nèi)容的整合，在接入的過(guò)程中利用空節(jié)點(diǎn)以及直流信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。這種接入方式是一種直接將電氣控制系統(tǒng)ECS整合到熱工控制系統(tǒng)DCS里的一種方案，不需要額外的增加顯示裝置，在DCS中就可以直接對(duì)相關(guān)的電氣設(shè)備進(jìn)行管理和調(diào)整，采取硬接線方案，能夠較好的保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性，同時(shí)熱工控制系統(tǒng)的管理效能也能得到有效的提升，保證電廠控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的一體性。該方案在熱工控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的整合中具有比較強(qiáng)的可實(shí)施性，在完成系統(tǒng)整合后，對(duì)系統(tǒng)的模件柜可以進(jìn)行統(tǒng)一的集中管理，能夠有效的提升管理的效率，為后期的維護(hù)管理工作提供了有利的條件，也保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，采取硬接線方案還能保證系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)乃俾剩苊饬诵盘?hào)傳輸?shù)难舆t以及信號(hào)衰減，確保了信號(hào)傳輸層面的穩(wěn)定性。在系統(tǒng)整合的過(guò)程中，需要特別重視對(duì)電纜的連接性能進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)這樣的方式，能夠有效的減少故障的發(fā)生。

硬接線的系統(tǒng)整合方案雖然可以實(shí)現(xiàn)較好的系統(tǒng)整合效果，但是這種系統(tǒng)整合方案也具有一定的缺陷，首先該系統(tǒng)整合方案，前期的投入比較大，施工的量也比較大，由于僅僅能對(duì)開(kāi)關(guān)輸入量、模擬量輸入信息等信息內(nèi)容進(jìn)行整合，因此系統(tǒng)的擴(kuò)展性比較差，。另外，這種方式還需要在用電回路里獨(dú)立設(shè)置表計(jì)，不能實(shí)現(xiàn)一體化抄表，因此系統(tǒng)的自動(dòng)化水平受到了很大的限制，在對(duì)某些測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制時(shí)往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新的設(shè)置，對(duì)系統(tǒng)管理的效率也造成了一定的影響。

2.2 硬接線與通信結(jié)合方法

該系統(tǒng)整合方法與硬接線方案有一定的相似性，主要的區(qū)別在于對(duì)ECS系統(tǒng)的處理上，在該系統(tǒng)整合方案中ECS系統(tǒng)是分層式的結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)的構(gòu)成上可以分為站控層、間隔層、通信層等，其中站控層主要對(duì)系統(tǒng)起到監(jiān)控的作用，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的有效監(jiān)控能夠?qū)刂频耐緩竭M(jìn)行優(yōu)化。系統(tǒng)中間隔層主要由各種測(cè)控的儀器以及儀表組成，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及上傳。通信層主要是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的信息進(jìn)行傳輸控制，其中通信管理設(shè)備對(duì)系統(tǒng)信號(hào)的傳輸具有重要的影響，在系統(tǒng)控制中通過(guò)利用不同的通信協(xié)議以及通信端口來(lái)保證熱工系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的整合，在此系統(tǒng)整合方案中利用將硬接線的方式與通信系統(tǒng)結(jié)合的方式，可以實(shí)現(xiàn)多種系統(tǒng)信息的互通以及共享，同時(shí)不需要熱工控制系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)多的設(shè)置，就可以實(shí)現(xiàn)較好的系統(tǒng)管理水平，系統(tǒng)的可拓展性也得到了極大的加強(qiáng)。在硬接線與通信結(jié)合的系統(tǒng)整合方案中，不需要在兩個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置單獨(dú)的電能表，可以利用系統(tǒng)對(duì)電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，電能計(jì)量的準(zhǔn)確性也有了保證，系統(tǒng)整體的自動(dòng)化水平有了很大的提升，能夠?qū)崿F(xiàn)事故追憶、事故分析、避免誤閉鎖等功能，相對(duì)于硬接線的系統(tǒng)整合方案，該方案的自動(dòng)化管理水平以及信息化管理水平有了很大的提升。但是該系統(tǒng)整合方案也具有一定的缺陷，那就是通信管理系統(tǒng)在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，受到的干擾因素比較多，系統(tǒng)應(yīng)用的限制條件也比較多，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與硬接線方式相比有一定的差距，硬接線方案可以利用線纜來(lái)進(jìn)行信號(hào)的直接傳輸，省去了信號(hào)傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，而該系統(tǒng)整合方案，在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中需要經(jīng)過(guò)多次中轉(zhuǎn)，因此信號(hào)的傳輸?shù)臅r(shí)效性以及可靠性會(huì)受到很大的影響。另外在系統(tǒng)中，控制節(jié)點(diǎn)的分布也比較的分散，因此在對(duì)多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，為了保證系統(tǒng)控制的有效性，因此往往需要采取分期建設(shè)的形式，這就對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展能力方面有比較高的要求。另外在系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中需要對(duì)站控層、通信層設(shè)備進(jìn)行配置，同時(shí)配置的環(huán)節(jié)也相對(duì)復(fù)雜，在系統(tǒng)建設(shè)層面需要花費(fèi)比較多的資金，其中大部分的資金用于設(shè)備的購(gòu)置，因此從系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性方面，該方案具有比較大的缺陷。

2.3 保留硬接線與通信結(jié)合的方式

該系統(tǒng)整合方案將硬接線與通信設(shè)備連接的方式進(jìn)行了結(jié)合，從方案實(shí)現(xiàn)的角度上來(lái)看屬于軟信息和硬信息聯(lián)動(dòng)接入的方法。在系統(tǒng)整合的過(guò)程中將ECS系統(tǒng)的I/O信息以通信方式接入到DCS系統(tǒng)中，在施工中僅僅對(duì)關(guān)鍵性的設(shè)備采用硬接線的接入方式，因此在系統(tǒng)建設(shè)中可以節(jié)省大量硬接線的環(huán)節(jié)，因?yàn)樵贒CS系統(tǒng)控制中，主要是對(duì)汽機(jī)鍋爐進(jìn)行控制，保證汽機(jī)鍋爐安全性以及穩(wěn)定性十分的重要，而在系統(tǒng)管理中對(duì)大量電氣系統(tǒng)的收集處于次要的位置，因此在系統(tǒng)的建設(shè)相對(duì)輕松。在該系統(tǒng)整合方案中，電氣控制相關(guān)指令信息通過(guò)無(wú)線通信的方式接入到DCS系統(tǒng)中，而一些關(guān)鍵性的設(shè)備則采用硬接線的方式進(jìn)行接入，由于關(guān)鍵性設(shè)備的接入方案較為可靠，因此在無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，也能保證系統(tǒng)的安全性，可以對(duì)關(guān)鍵性的設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)整合方案在是實(shí)現(xiàn)的方式上利用間隔層中的保護(hù)測(cè)控設(shè)備來(lái)進(jìn)行相關(guān)的組網(wǎng)操作，充分的發(fā)揮了習(xí)同1的自動(dòng)控制功能，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，開(kāi)關(guān)量輸入、輸出、模擬量輸入等關(guān)鍵性的操作環(huán)節(jié)可以與DCS系統(tǒng)進(jìn)行高效的溝通，保證系統(tǒng)運(yùn)行中熱工控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的有效配合，由于控制操作具有分散性，因此系統(tǒng)整體控制的穩(wěn)定性得到了加強(qiáng)，該方案實(shí)施不需要大量的接線操作，在系統(tǒng)建設(shè)中也不需要使用大量的卡件，能夠有效的減少施工量，同時(shí)較小的接線量也有利于后續(xù)的維護(hù)工作，利用該接入方式，能夠有效的保證熱工控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的互通性，所獲得的系統(tǒng)參數(shù)信息也更加的全面準(zhǔn)確，保證在進(jìn)行系統(tǒng)配合運(yùn)行的過(guò)程中具有比較強(qiáng)的協(xié)調(diào)性。

2.4 系統(tǒng)整合方案的比較

從三種系統(tǒng)接入整合的方式上來(lái)看，保留硬接線與通信結(jié)合的方案，相比硬接線與通信結(jié)合方案在經(jīng)濟(jì)性上具有很大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能基本保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性。同時(shí)相比硬接線接入方式，在系統(tǒng)的擴(kuò)展性以及系統(tǒng)建設(shè)的施工量上也有很大的優(yōu)勢(shì)。從實(shí)際的工作角度出發(fā)，可以保留硬接線與通信結(jié)合方式的DCS中I/O點(diǎn)可減少約1/3，這就在很大程度上，減少了系統(tǒng)建設(shè)中電纜及橋架數(shù)量，同時(shí)相關(guān)配套設(shè)備的需求也在降低。從系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性上來(lái)看，投資的成本有了很大降低，也具有一定的維護(hù)優(yōu)勢(shì)。但是在實(shí)際的系統(tǒng)整合上來(lái)看，還是需要根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)選擇系統(tǒng)接入的方案，如果在系統(tǒng)整合中對(duì)系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性有比較高的要求，可以采取硬接線的方案;如果在系統(tǒng)整合中，需要系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可拓展性，則可以選擇硬接線與通信結(jié)合的系統(tǒng)接入方案;如果想要在系統(tǒng)穩(wěn)定性與建設(shè)的成本之間取得平衡，保留硬接線與通信結(jié)合的方式是較為理想的系統(tǒng)接入方案。

3 提升系統(tǒng)接入水平的措施

在促進(jìn)熱工控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)配合的過(guò)程中，除了保證系統(tǒng)接入方案的科學(xué)性合理性，還需要對(duì)熱控DCS系統(tǒng)以及電氣控制ECS系統(tǒng)運(yùn)行的原理進(jìn)行深入的研究，在實(shí)踐中對(duì)系統(tǒng)接入的方案進(jìn)行不斷優(yōu)化，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面的科學(xué)性。在系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，需要充分的考慮到系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)際需求，根據(jù)具體的情況來(lái)對(duì)系統(tǒng)接入進(jìn)行改進(jìn)。在系統(tǒng)接入的過(guò)程中，需要保證相關(guān)施工人員的素質(zhì)水平，施工人員需要對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成以及系統(tǒng)的運(yùn)行原理有所了解，加強(qiáng)對(duì)施工流程的管理，在系統(tǒng)接入施工之前需要對(duì)施工的方案進(jìn)行反復(fù)的論證，保證施工的方案具有較強(qiáng)的可實(shí)施性，在系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)接入施工的管理，保證現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量，另外在系統(tǒng)建設(shè)中，需要充分的考慮到接入方式的經(jīng)濟(jì)性，做好施工方案的成本預(yù)算，保證接入施工的順利實(shí)施，在完成系統(tǒng)接入施工后，需要對(duì)系統(tǒng)建設(shè)的成果進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)施工的質(zhì)量進(jìn)行全面的檢查，系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的試運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，在系統(tǒng)順利的通過(guò)測(cè)試后，還需要對(duì)系統(tǒng)管理的人員進(jìn)行培訓(xùn)，保證相關(guān)的管理人員都能數(shù)量的使用系統(tǒng)，才能最大程度的發(fā)揮出熱工控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)配合的價(jià)值，提升電廠設(shè)備運(yùn)行效率以及穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在電廠的運(yùn)行中，熱工控制以及電氣控制對(duì)電廠的運(yùn)行有著重要影響?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需要更多的電力能源，因此提升電廠系統(tǒng)控制管理的水平對(duì)電廠的現(xiàn)代發(fā)展來(lái)說(shuō)具有重要的影響，從電廠控制系統(tǒng)的運(yùn)行上來(lái)看，需要改變以往熱工控制以及電氣控制獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)，在系統(tǒng)控制中，加強(qiáng)二者的配合，能夠有效的提升控制管理的效率，促進(jìn)電廠自動(dòng)化水平的提升，在這個(gè)過(guò)程中需要對(duì)熱控DCS系統(tǒng)以及電氣控制ECS系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，從二者系統(tǒng)控制的原理上促進(jìn)二者的有效結(jié)合，制定科學(xué)有效的控制結(jié)合方案，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，以及控制的有效性，是電廠熱工控制以及電氣控制需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，同時(shí)這一問(wèn)題的解決，將對(duì)我國(guó)電廠的現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的意義。

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