试论热工控制与电气控制的有效配合方案

王俊峰

[摘    要 ]随着社会经济的持续发展，用电的需求量也在不断的增加，这就对电厂的供电能力提出了更高的要求。在电厂的运行中，电厂的人工控制以及电气控制对电厂运行的状态具有重要的影响，因此需要对电厂热工控制以及电气控制的方案进行深入的研究，保证二者的有效配合，提升电厂各机组运行的稳定性，进一步提升电厂的自动化水平以及现代化水平。

[关键词]热工控制;电气控制;配合

[中图分类号]TM621 [文献标志码]A [文章编号]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

火电能源是我国主要的电力能源，电厂机组设备的状态能够在很大程度上影响电力产能，同时对社会经济的发展具有重要的影响，近些年我国经济快速的发展，同时对电力能源的需求也在不断的提升，因此保证确保电厂各机组的稳定运行，提高电厂的电力产能十分的关键，在这个过程中需要关注电厂热电控制系统的性能，明确电厂热工控制以及电气控制对火电机组，单元机组以及电厂用电的影响。在以往的电力系统控制中，热工控制以及电气控制是相互独立的，彼此系统之间的联动性很低，这在一定程度上影响了电厂系统控制的效率，不利于保证电厂各机组设备运行的稳定性，而对电厂热工控制系统以及电气控制系统进行深入的研究，保证二者的密切配合，对于提升电厂控制系统运行水平，提高电力产生，促进电厂自动化以及现代化发展具有重要的意义。

1 热工控制以及电气控制的应用情况

在电能生产中，电厂设备的运行状态对电能的应用以及电能生产的稳定性具有重要的影响，从整体上来看，电厂控制系统具有相对的复杂性，涉及到对众多设备的控制以及众多环节的管理，在电力生产中需要保证的各个环节以及系统控制的科学性合理性，才能保证电力输出的稳定性以及安全性。从目前电力生产的实际情况上来看，在生产中大多数的环节都需要人工来进行控制操作，同时电系统进行辅助控制。其中热工控制系统与电气控制系统在很大程度上是相互独立的，在电厂运行的过程中，两个系统各自分管，仅在需要进行特殊处理时，两个系统才会进行较低水平的配合度，配合的效率以及配合的水平都比较低下。现代社会对电力能源的需求不断的提升，因此需要电厂具有较高的系统管理水平，才能不断提升电力生产的能力，这就需要热工系统与电气系统进行有效的配合，通过二者的配合，最大程度的提升系统管理的水平，只有这样才能提升电厂的现代化水平以及自动化的水平，提升电厂系统管理的水平，满足当前发展阶段下对电力能源的需求。

在电力生产中，DCS控制系统进行热工控制，从该系统的运行原理上可以总结出，该系统的运行可以分为四个主要的运行管理内容，分别是SCS、FSSS、MCS以及DAS。随着电力行业的持续发展，DCS控制系统已经广泛的应用于一些大型机组的系统管理中，该系统可以较好的对系统设备进行管理，利用该系统可以较好的对脱硫、脱硝等流程进行管理，并且能够保证系统运行的稳定性，随着DCS控制系统在电厂管理中的大规模应用，已经能够较好的提升电厂的系统设备管理能力。为了进一步提升系统管理的效能，一些电厂已经对DCS控制系统进行了改进，将部分电气控制的功能融合到了DCS控制系统中，通过SCS功能系统与作为载体，实现了更加丰富的控制功能，在这种情况上ETS的控制已经在很大程度上被DCS控制系统取代，因此现代的DCS控制系统可以看作是DEH与DCS之间的相互整合，在这个过程中热工控制系统的一体性被极大的加强，促进了DCS控制系统不断完善，DCS控制系统的实用水平不断提高。

目前来看电气控制ECS系统主要由两个大的系统控制部分组成，分别对单元机组以及公用电气进行控制，这两大控制部分在控制功能的实現上以及系统控制的应用场景上有一定的差异性，一般来说单元机组控制的是低压分段设备、隔离开关、高压及组断路器，而变压器、公用变分段开关、厂区开关等则属于公用电气的控制范畴，同时公用电气的管理还包括对电能分支开关的管理。因此从系统整体管理的层面上来看热工系统与电气控制系统的整合管理。最直接有效的方法就是将电气控制系统直接接入到热工控制系统中，通过这样的方式来促进热工控制系统与电气控制系统的有机结合。从系统结合的方式上来看，可以将系统的接入方式分为三种，分别是硬接线方案、硬接线结合通信方案以及保留硬接线结合通信方案，这三种接入的方案有各自的特点，所适用的场景也不同，因此在进行系统整合的过程中，需要根据电厂的实际情况来选择最佳的接入方案，保证系统整合的效果。

2 实现热工与电子控制的有效配合方案

2.1 硬接线方案

硬接线方案实现的方式较为简单直接，就是通过硬接线来对热工控制系统以及电气控制系统进行整合，该接入方案可以实现开关输入量、模拟量輸入信息等信息内容的整合，在接入的过程中利用空节点以及直流信号来实现系统数据的传输。这种接入方式是一种直接将电气控制系统ECS整合到热工控制系统DCS里的一种方案，不需要额外的增加显示装置，在DCS中就可以直接对相关的电气设备进行管理和调整，采取硬接线方案，能够较好的保证系统运行的稳定性以及安全性，同时热工控制系统的管理效能也能得到有效的提升，保证电厂控制系统具有较强的一体性。该方案在热工控制系统与电气控制系统的整合中具有比较强的可实施性，在完成系统整合后，对系统的模件柜可以进行统一的集中管理，能够有效的提升管理的效率，为后期的维护管理工作提供了有利的条件，也保证了系统运行的稳定性。此外，采取硬接线方案还能保证系统信号传输的速率，避免了信号传输的延迟以及信号衰减，确保了信号传输层面的稳定性。在系统整合的过程中，需要特别重视对电缆的连接性能进行优化，通过这样的方式，能够有效的减少故障的发生。

硬接线的系统整合方案虽然可以实现较好的系统整合效果，但是这种系统整合方案也具有一定的缺陷，首先该系统整合方案，前期的投入比较大，施工的量也比较大，由于仅仅能对开关输入量、模拟量输入信息等信息内容进行整合，因此系统的扩展性比较差，。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，因此系统的自动化水平受到了很大的限制，在对某些测点进行控制时往往需要对系统进行重新的设置，对系统管理的效率也造成了一定的影响。

2.2 硬接线与通信结合方法

该系统整合方法与硬接线方案有一定的相似性，主要的区别在于对ECS系统的处理上，在该系统整合方案中ECS系统是分层式的结构，从系统的构成上可以分为站控层、间隔层、通信层等，其中站控层主要对系统起到监控的作用，通过对系统的有效监控能够对控制的途径进行优化。系统中间隔层主要由各种测控的仪器以及仪表组成，对系统数据进行采集以及上传。通信层主要是对整个系统的信息进行传输控制，其中通信管理设备对系统信号的传输具有重要的影响，在系统控制中通过利用不同的通信协议以及通信端口来保证热工系统与电气控制系统的整合，在此系统整合方案中利用将硬接线的方式与通信系统结合的方式，可以实现多种系统信息的互通以及共享，同时不需要热工控制系统进行过多的设置，就可以实现较好的系统管理水平，系统的可拓展性也得到了极大的加强。在硬接线与通信结合的系统整合方案中，不需要在两个系统中设置单独的电能表，可以利用系统对电能数据进行采集，电能计量的准确性也有了保证，系统整体的自动化水平有了很大的提升，能够实现事故追忆、事故分析、避免误闭锁等功能，相对于硬接线的系统整合方案，该方案的自动化管理水平以及信息化管理水平有了很大的提升。但是该系统整合方案也具有一定的缺陷，那就是通信管理系统在进行信号传输的过程中，受到的干扰因素比较多，系统应用的限制条件也比较多，系统的稳定性与硬接线方式相比有一定的差距，硬接线方案可以利用线缆来进行信号的直接传输，省去了信号传输的中间环节，而该系统整合方案，在信号传输的过程中需要经过多次中转，因此信号的传输的时效性以及可靠性会受到很大的影响。另外在系统中，控制节点的分布也比较的分散，因此在对多台设备进行控制时，为了保证系统控制的有效性，因此往往需要采取分期建设的形式，这就对系统的扩展能力方面有比较高的要求。另外在系统建设的过程中需要对站控层、通信层设备进行配置，同时配置的环节也相对复杂，在系统建设层面需要花费比较多的资金，其中大部分的资金用于设备的购置，因此从系统建设的经济性方面，该方案具有比较大的缺陷。

2.3 保留硬接线与通信结合的方式

该系统整合方案将硬接线与通信设备连接的方式进行了结合，从方案实现的角度上来看属于软信息和硬信息联动接入的方法。在系统整合的过程中将ECS系统的I/O信息以通信方式接入到DCS系统中，在施工中仅仅对关键性的设备采用硬接线的接入方式，因此在系统建设中可以节省大量硬接线的环节，因为在DCS系统控制中，主要是对汽机锅炉进行控制，保证汽机锅炉安全性以及稳定性十分的重要，而在系统管理中对大量电气系统的收集处于次要的位置，因此在系统的建设相对轻松。在该系统整合方案中，电气控制相关指令信息通过无线通信的方式接入到DCS系统中，而一些关键性的设备则采用硬接线的方式进行接入，由于关键性设备的接入方案较为可靠，因此在无线通信系统发生故障时，也能保证系统的安全性，可以对关键性的设备进行启停控制，进一步提升了系统的稳定性。该系统整合方案在是实现的方式上利用间隔层中的保护测控设备来进行相关的组网操作，充分的发挥了习同1的自动控制功能，在系统运行的过程中，开关量输入、输出、模拟量输入等关键性的操作环节可以与DCS系统进行高效的沟通，保证系统运行中热工控制系统与电气控制系统的有效配合，由于控制操作具有分散性，因此系统整体控制的稳定性得到了加强，该方案实施不需要大量的接线操作，在系统建设中也不需要使用大量的卡件，能够有效的减少施工量，同时较小的接线量也有利于后续的维护工作，利用该接入方式，能够有效的保证热工控制系统与电气控制系统的互通性，所获得的系统参数信息也更加的全面准确，保证在进行系统配合运行的过程中具有比较强的协调性。

2.4 系统整合方案的比较

从三种系统接入整合的方式上来看，保留硬接线与通信结合的方案，相比硬接线与通信结合方案在经济性上具有很大的优势，同时也能基本保证系统的稳定性以及可靠性。同时相比硬接线接入方式，在系统的扩展性以及系统建设的施工量上也有很大的优势。从实际的工作角度出发，可以保留硬接线与通信结合方式的DCS中I/O点可减少约1/3，这就在很大程度上，减少了系统建设中电缆及桥架数量，同时相关配套设备的需求也在降低。从系统建设的经济性上来看，投资的成本有了很大降低，也具有一定的维护优势。但是在实际的系统整合上来看，还是需要根据实际的需求来选择系统接入的方案，如果在系统整合中对系统的安全性以及稳定性有比较高的要求，可以采取硬接线的方案;如果在系统整合中，需要系统具有较强的可拓展性，则可以选择硬接线与通信结合的系统接入方案;如果想要在系统稳定性与建设的成本之间取得平衡，保留硬接线与通信结合的方式是较为理想的系统接入方案。

3 提升系统接入水平的措施

在促进热工控制系统与电气控制系统配合的过程中，除了保证系统接入方案的科學性合理性，还需要对热控DCS系统以及电气控制ECS系统运行的原理进行深入的研究，在实践中对系统接入的方案进行不断优化，保证系统设计层面的科学性。在系统建设的过程中，需要充分的考虑到系统应用的实际需求，根据具体的情况来对系统接入进行改进。在系统接入的过程中，需要保证相关施工人员的素质水平，施工人员需要对系统的构成以及系统的运行原理有所了解，加强对施工流程的管理，在系统接入施工之前需要对施工的方案进行反复的论证，保证施工的方案具有较强的可实施性，在系统建设的过程中，需要加强现场接入施工的管理，保证现场施工的质量，另外在系统建设中，需要充分的考虑到接入方式的经济性，做好施工方案的成本预算，保证接入施工的顺利实施，在完成系统接入施工后，需要对系统建设的成果进行检验，对施工的质量进行全面的检查，系统需要经过较长时间的试运行，对系统的各项功能进行测试，在系统顺利的通过测试后，还需要对系统管理的人员进行培训，保证相关的管理人员都能数量的使用系统，才能最大程度的发挥出热工控制系统与电气控制系统配合的价值，提升电厂设备运行效率以及稳定性。

4 结束语

在电厂的运行中，热工控制以及电气控制对电厂的运行有着重要影响。现代社会的发展需要更多的电力能源，因此提升电厂系统控制管理的水平对电厂的现代发展来说具有重要的影响，从电厂控制系统的运行上来看，需要改变以往热工控制以及电气控制独立运行的状态，在系统控制中，加强二者的配合，能够有效的提升控制管理的效率，促进电厂自动化水平的提升，在这个过程中需要对热控DCS系统以及电气控制ECS系统进行深入的研究，从二者系统控制的原理上促进二者的有效结合，制定科学有效的控制结合方案，保证系统运行的稳定性，以及控制的有效性，是电厂热工控制以及电气控制需要重点考虑的问题，同时这一问题的解决，将对我国电厂的现代化发展具有重要的意义。

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