刍议DCS在电气系统的应用

姜士滨

（哈尔滨华汇热电股份有限公司，哈尔滨 150060）

1 前言

哈尔滨华汇热电股份有限公司位于哈尔滨平房开发区，是哈尔滨提出的"南拓"发展的前沿区域，承担新建开发区入区企业的集中供热任务，2008年新上一期热源厂项目，采用了DCS系统。因DCS系统具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等特点，已经在各大电厂（尤其是锅炉控制领域）被广泛应用，但在电气系统应用还不普及，往往热力系统和电气系统分别采用两套系统进行控制，造成了极大的浪费，也不利于集中控制。因此，我们尝试将电气控制纳入DCS系统，使电气防误操作等功能实现更方便、更完备，并且将相关量的显示报警与电气设备的控制调节有机地结合起来，有效提高整个电气控制的安全性和可靠性。

2 电气系统的特点及要求

电气控制系统主要完成了电气系统的所有高、低压开关的远方控制，综保装置及供电局远动通讯等，其系统有如下特点和要求：

1）电气设备控制对象少，操作频率低，有的系统或设备运行正常时，可能几个月或更长时间才操作一次。

2）电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快。

3）设备检修都不能影响运行设备的控制。

4）电气设备电气系统的联锁逻辑较简单，但电气设备本身操作机构复杂。

5）电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。

3 电气系统纳入DCS监控的范围及技术要求

我公司因一期没上发电机组，只将进线及两台变压器的高低压开关及联络开关控制和保护引入了DCS系统。电气主要保护安全自动装置因要求DCS实现其功能目前尚有一定的难度，并且要增加相当大的费用。不要求通过DCS实现其功能，仍保留其装置，但它们与DCS之间设有接口，常规方式采用硬接口。保护动作在DCS上都有显示，便于值班员进行监控及相应操作。

对厂用电源系统控制要求：在正常时，由两台变压器供电，在厂用电消失时，为了保护设备和系统的安全，厂用电快切装置应快速将厂用工作负荷自动切换至备用变;当确认保安段母线失压后，应启动事故备用柴油机供电以保证设备安全。

依据以上控制水平的要求，电气监控纳入DCS技术的要求是：

1）厂用电系统能按启动/停止阶段和正常运行阶段的要求程序控制和软手操来实现。

2）能实时显示和记录系统和厂用电系统的正常运行、异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供操作指导和应急处理措施。

3）可以随机或定时自动运行报表。

4 对DCS软件、硬件要求

为防止电气与热力系统的混淆，电气单独设立一个操作员站，其功能可分为数据采集（DAS）和顺序控制（SCS）两部分，由于电气量同热工量相比并没有特别的要求，而相对动作速度快、可靠性高的控制功能通过保留的电气专用装置来实现，因此原则上对DCS的硬件无特殊要求。对硬件的配置要求同热工一致，其功能分别融入DCS的功能之中。但基于历史的原因DCS由热工人员负责，而热工人员对电气的控制原理知之不多，在设计、调试、生产维护等各个环节中，这部分工作仍需电气人员来完成。加上在工程建设过程中电气有关厂用电受电部分需提前调试投入运行，在电气的控制功能部分即顺序控制（SCS）通过设置电气单独的控制器，便于实际工作的顺利进行。其数据采集部分要求同热工融为一体。

数据采集系统（DAS）应连续采集和处理所有与电气系统有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信息，实现机组安全运行。一旦设备发生任何异常工况，及时报警，提高设备的可利用率。一般有下列功能。

1）显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示等。

2）制表记录：包括定期记录、事故追忆记录、事件顺序（SOE）记录、跳闸一览等。

3）历史数据存储和检索。

4）顺序控制系统SCS功能

高压厂用电源子子项：该子项包括高压厂用工作及联络（预留）等;

低压厂用电源子子项：该子项包括厂用变压器380V侧断路器及380V侧分段断路器等;

5 DCS布置图及控制点清单要求

5.1 系统工程师站、操作站布置

系统工程师站、操作站布置见图1。

5.2 电气控制点数清单

电气控制点数清单见表1。

图1 操作站布置图

表1 电气控制点数清单表

6 电气引入DCS的利弊

6.1 优点

电气控制纳入DCS以后，可充分利用DCS的手段，使电气防误操作等功能实现更方便、更完备，并且将相关量的显示报警与电气设备的控制调节有机地结合起来，有效提高整个电气控制的安全性和可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，还能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。

6.2 弊端

由于工程安装程序问题，在电气调试时，DCS一般未调试好不能投运，无法实现远动，只能就地进行控制。不过这可以通过调整安装进度加以解决。可以要求DCS设备安装、调试及投运在工期上配合电气，在厂用电设备安装调试的同时，开展DCS的安装调试，特别是与厂用电有关的子系统的调试，使其投运在电气调试之前，以满足电气倒送厂用电、厂内各工艺系统的分部试运行的要求。

另外，在正常运行后，一旦DCS系统出现故障或因计划检修DCS需要停系统时，电气的远控将受影响，这也是很多电厂不把电气系统纳入DCS的主要原因。

7 结束语

我单位把电气系统纳入了DCS，没有采用热力、电气两个系统，只在热力系统DCS中加了一些I/O点就解决了问题，节约了很多资金。运行一年来一直比较稳定，从没出现过问题，操作、监控非常方便、直观、可靠。