热工控制与电气控制的有效配合方案研究

王亿，王庆友，邵力军

（1.中油电能气电公司；2.中油电能热电二公司 黑龙江，大庆 163000）

从当前电厂运行模式来看，加快热工控制和电气控制的有效连接与配合是提升生产效率，保证运行稳定、安全的首要任务。在传统模式当中，这两种系统为独立存在，从实际情况上看，只有当其进行密切、高效的配合时，才能够最大程度上发挥出具体功效，整体上提高生产运行的自动化水平。

1 热工控制和电气控制的应用情况

电能的应用与生产都离不开电厂的稳定运行，其中各环节所实现的生产能力，直接影响电力供给稳定性与安全性能。同时对相关经济发展起到一定作用。在电厂实际运行过程当中，系统设备工作情况的控制，大部分都是利用人工来完成，或者由电气来对系统进行控制。而这两个控制系统一直以来都划分成为了两个独立性较强的系统，长时间保持单独运行状态，就算出现特殊情况时，这两个系统之间也仅仅会进行一部分的配合，两者关系远远达不到密切的程度。所以，想要保证上述两个控制系统之间能够有效配合，最大化的发挥出来二者功能，就需要实现电气控制系统与热工控制系统的密切融合，只有这样，才能够进一步加快电厂中自动化水平的提升，同时还能优化实际生产效率，给企业带来更多的经济效益。

实现热工控制主要是DCS系统的应用，在该系统最早使用过程中主要的操作内容可分为四项：SCS、FSSS、MCS以及DAS。随着电力行业的持续发展，电厂中很多大容量机组中的下属控制系统已经投入使用了DCS系统，而且已经在脱硫、脱硝等过程中取得了良好应用效果。因此DCS系统的最大化使用、控制已经能够成功实现。市场中有一部分电厂已经将用电系统和电气组的多种控制工作加入到DCS里的SCS功能当中，这也让ETS的控制功能很大程度上的被DCS系统所取代，完成DCS与DEH之间的高度融合。大力建设并利用一体化的热工控制系统，进一步推动DCS技术在相关行业的发展。

当前电气控制中的ECS系统是由单元机组和公用电气两个部分所组成的。这两种组成部分所针对的方向与应用情况有所区别。通常情况下，其中的低压分段设备、隔离开关、高压及组断路器都是利用单元机组所控制。同时在公用电气环节，系统当中的控制范围包含了变压器、公用变分段开关、厂区开关等，还有有限电能的分支开关等环节。所以，想要保证其中热工系统可以和电气系统实现紧密的联系，最方便的措施就是将电气系统连接到热工系统里。在实现电气系统与热工系统的高效配合时，一般采用的接入方式有三种，分别是硬接线方案、硬接线结合通信方案、保留硬接线结合通信方案。这几种不同的接入方式，其所拥有的优缺点也有所不同，所以需要根据电厂实际运行情况，探究出应用效果最佳的接入方案。

2 实现热工与电子控制的有效配合方案

2.1 硬接线方法

硬接线是指利用硬接线将电气控制系统直接加入到热工控制系统当中，能够接入的信息包括开关输入量、模拟量输入信息等内容，其接入方式是利用空节点和直流信号。把电气控制系统（ECS）直接融合到热工控制系统（DCS）里，能够有效利用其中的显示装置，从而完成对电气设备信息的管理及调整。使用这一功能还可以保障电气控制在运行时能够具备更加高效的可靠性与安全性，实现热工控制系统的控制范围的也在逐步扩大，加快电厂中对机电系统一体化监控的落实。该方法的优势相对比较明显，在使用相应方案后的模件柜可以集中管理设置，后期开展维护与管理工作也会更加方便，为设备的良好运行提供基础保障。除此之外，利用硬接线还能够让信号在传输过程减少不必要的复杂环节，提高现场信号反馈速度，具备较强的可靠性。在连接时，如果能够优化电缆连接的稳定性，就可以减少对应故障出现的可能性，优化维护工作效率。

但在当前时代发展过程中，通过分析具体应用情况可发现，这种配合方案仍具有一定缺点，其前期的投入力度比较大，而且在施工过程时操作比较繁琐，实际输送信息数量不多，不具备良好的扩展效果。另外，这种方式还需要在用电回路里独立设置表计，不能实现一体化抄表，信息自动化操作水平相对比较低，某些测点需重复配置、浪费资源。

2.2 硬接线与通信结合方法

在该种接入方式中，DCS系统仍然保留传统设计的全部硬接线，而ECS系统为分层式结构，涵盖了站控层、间隔层、通信层等。站控层中可以实现监控工作，还能够给热工控制系统创造更好的控制途径。间隔层主要是由各种型号的测控装置、仪表组成，用于数据采集上传。而在通信层里，通信管理设备是关键组成设备，利用一定的通信协议和接口可以实现电气控制和热工控制的联网合作。利用硬接线和通信结合的方法，热工控制系统不用再对过多的设备进行配置就可以获得更完善的数据信息，具有更好的可扩展性能。另外，不需要单独设置电能表就可以实现信息的输送，实现系统中的自动化抄表，同时还能够提高电能计量的准确性。另外电气系统有很高的自动化能力，能够进行事故追忆、事故分析、避免误闭锁等操作，够在实现远程倒送长用电操作，自动化水平相对较高。但该方法也具有一定缺点，首先通信设备在实际通信时会受到一定制约，易发生故障，使整个系统通信的效果受到影响。相比较于直接的硬接线连接方案，该方法在数据信息运作、传输、应用时会发生很多的中转环节，这就使得信息应用的可靠性以及时效性受到影响。其次，节点多而且比较分散，对于多台机组，要按照分期方式建设，这对系统容量扩展方面有较高要求。除此之外，电气控制系统中的站控层、通信层设备配置复杂，电厂的热工控制系统在成本投入时，其中65～75%的资金使用在购买进口设备上，导致资金需求的提升，并不能有效降低成本。

2.3 保留硬接线与通信结合的方式

保留硬接线结合通信方式可以归类成为软信息和硬信息联动接入的方法，即要求ECS系统的I/O信息以通信方式接入到DCS系统中，而其中关键设备依然保留DCS硬接线。之所以省略大量硬接线，是因为DCS系统主要关心的是汽机锅炉的安全，而大量的电气信息相对次要，因此厂用电可不再大量使用硬接线。利用这种方案，可保证电气控制里的信息能利用通信途径就直接传输到热工控制系统里。由于一些设备使用硬接线的方式与热工控制系统融合，所以能够保证发生故障或停运的情况下，这些关键设备能够及时得到启停控制，进一步加强运行时的可靠性。而该接入方案可以使用间隔层中的保护测控设备实现组网操作，依照电厂中的自动化控制性能，保证开关量输入、输出、模拟量输入等多种操作过程的重要环节可以与热工控制系统里的控制器达成高效通信。保证电气控制中的I/O能够很好的参与到具体热工控制过程当中，利用分散控制操作优化整体控制系统的稳定性。电气控制中系统可以有效减少接线数量，确保热工控制系统使用较少卡件，就可以有效节约电缆以及桥架的施工使用量，同时还能够让维护工作变得更加方便。利用此种接入方式，能够给电气控制系统和热工控制系统之间的通信过程提供保障，使其得到更加全面、精准的信息，让两者运行过程中可以具备更好的协作性。

2.4 多种方案比较

目前三种方案中，显然方案（2.3）要比方案（2.2）更加经济，在稳定性影响不大的情况下，保留硬接线与通信结合方式更具有经济优势。结合一些实际工程案例进行分析，与硬接线方式相比较，我们发现保留硬接线与通信结合方式的DCS中I/O点可减少约1/3，这就减少了相应电缆及桥架数量，同时可以减去中、低压开关柜中相应的变送器。在资金投入成本上，能够有效减少投资成本，同时维护相对方便，在经济性上更有优势。

3 结语

综上所述，纯硬接线初期投入成本较高，经济性较差，动工维护难度大、成本高，信息的利用率低，便捷性差，已落后，而使用留硬接线与通信结合方式将成为主流。对于使用通信方式，把电气控制系统与热工控制系统相融合，更加便捷高效，随着相应技术逐步完善，设备可靠性增强，其优势会愈发明显，在未来研究与发展的空间较广阔。