摘要：本文分析了火电厂中热电联动控制协调方案，指出了采用硬连线方式、硬连线方式和保留硬连线方式的优缺点，探讨了如何有效地协调热电联动和电气控制的实例，以期能够为进一步提高电厂自动化控制水平做出贡献。
关键词：热工控制；电气控制；配合；系统
火电厂是负责生产我国电能的主要来源之一，其生产能力的高低不仅关系到电能的供给，而且关系到经济效益的发展。热、电控制是火电厂控制系统的主要组成部分之一，其负责火电机组、单元机组和电厂用电等一系列工作。在过去，这两个控制系统都是独立运行的，虽然它们之间也有合作，但彼此并不接近。为了能够充分发挥热控和电气控制在火电生产中的作用，需要使得这两种控制系统进行密切的配合工作。这不仅可以提高火电厂的自动化控制水平，还可以提高生产能源效率，给企业带来巨大的经济效益。
一、热电控制系统的现状
（一）热控DCS系统应用现状
在DCS系统的早期应用中，主要有SCS、FSS、MCS和DAS四个监控区域。然而，在过去几年的发展过程中，大容量机组的许多控制子系统已经开始应用DCS，并成功地应用于脱硫和脱销系统中，实现了DCS的完全控制。甚至还有一些火电厂将火电系统和换电组的控制功能并入DCS系统的SCS控制功能中，将DCS取代了ETS控制功能，实现了DCS与DEH的相互集成。可以说，通过热集成控制系统的建设，DCS技术的深入发展起到了很大的推动作用。
（二）电控ECS系统的应用现状
电控ECS系统可以分为两个部分，一个是单元，另一个是公用电气。这两个部分分别控制的对象是不同的。通常，低压可变段开关、隔离开关、高压工厂作业和发电机开关断路器都是由机组控制的。在公用电气部分的控制范围主要是化学变压器、厂区和公共可变段开关，以及电源分支开关。
二、DCS系统与ECS系统有效协同的措施
实现热控系统和电控系统之间有效匹配的最简单方法是将ECS系统连接到DCS系统。常用的接入方式有：简单硬连线、硬连线+通信、预留硬连线+通信三种。本文分析了这三种接入方式的特点，并通过比较分析，确定三种方式的利弊。
（一）硬接线
硬接线方式是通过硬接线方式实现DCS系统与ECS系统的连接。需要访问的信息主要集中在两个方面。一种是DI/DO访问，即数字输入/输出。另一种是AI的访问，即模拟输入，并使用DC信号和空节点进行访问。在DCS系统中采用ECS系统后，利用DCS系统中的CRT可以实现电气设备的调节控制和信号显示，一方面可以提高电气控制的安全性和可靠性，另一方面，DCS的控制范围可以扩大，对实现炉用电力系统的综合运行监控都将产生积极的影响。在硬线接入方式中，T/O模块柜可集中布置，这样一来可使得管理更加方便，同时也创造了良好的设备运行环境，减少了信号传输的中间环节，能够快速可靠地反映现场信号。在正常情况下，只要连接电缆没有问题，其它地方几乎不会发生故障，这将大大减少维护工作量。但是，硬线接入方式要求一次性投入成本高，信息接入不全面，建设具有一定的复杂性。同时，在工厂电路中还必须安装单独的仪表，并且仪表读数无法实现自动化。
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（二）硬接线+通信
如果采用硬连线+通信接入，ECS系统的结构基本上是分层分布式的。主要有三个层次，第一个是控制层，第二个是通信层，第三个是分离层。控制层既要单独对电气系统进行监控，同时又可以为DCS提供后备控制手段；通信层是基于通信管理机，通过转换通信协议格式和通信接口，实现电气系统的网络化；分离层是收集来自电力系统的现场信息进行数据通信。
通过硬接线+通信的访问，不需要向DCS系统部署太多设备。同时，还可以获得更多的信息，并且系统具有很强的可扩展性。仪表不需要单独配置，它不仅能自动抄表，而且能精确测量电能。另外，电气系统的接入方式具有自动化程度高的特点，如防丢失、事故存储、保护值管理等。同时，可以远程控制工厂的电源供应。然而，这种访问方法的缺陷也是显而易见的。信息在传输过程中具有较多的中间环节，难以保证信息传输的及时性和可靠性。由于厂家解决方案的限制，网络通信频繁中断，系统维护工作量增加。另外，通信层和控制层设备配置相对复杂，成本也会随之增加。
DCS系统不需要配置太多的设备，可以获得更全面、更丰富的信息。其系统本身具有很强的可扩展性，集成保护装置可以直接将信息传输到ECS背景，而无需配置电表。它不仅具有自动抄表功能，而且能够实现电能的高精度测量。电气系统具有较高的自动化水平，具有事故记忆、记录波形分析、防误操作锁定、保护值管理、操作费用管理、电气系统维护等管理功能。
经过调查，笔者发现我国一些大型火电厂DCS系统投资建设资金中约70%用于进口设备采购和进口DCS通信有一定的限制，从而影响系统的实时通信。与简单的硬接线相比，整个传输网络中存在许多步骤，可靠性和实时性之间存在一定的差距。而节点多，分散性强，多单元的特点使其必须采用分阶段施工方法，这对系统容量的可扩展性提出了很高的要求。在供应商解决方案的影响下，网络通信经常中断，增加了系统的容量。维护工作量大，且ECS系统的控制层和通信层设备配置复杂，整体投资高，总成本没有显著降低。
（三）保留硬接线+通讯
这是一种混合硬信息和软信息的方案。它要求ECS系统的I/O信息通过通信直接与DCS系统连接，而有些设备仍采用硬线控制方式（仅包括开关控制）。通过保留这部分硬线，我们可以确保重要设备在停机期间关闭，这将有助于提高设备的安全性。接入方式的特点是高速现场总线是一种组织网络的区间保护测控装置。根据火电厂自动化行业的特点，DI、参与控制、人工智能等控制层和DCS的重点。为了保证ECS系统的I/O能够参与DCS控制过程，采用了分散控制的方法，保证了系统的可靠运行；ECS系统可以减少硬件布线，为DCS系统配备少量的I/O卡，节省了电缆、电桥等附件的使用，使安装维护更加方便；ECS系统采用两级控制方式实现了DCS的通信方式。DCS可以获取丰富的数据信息，实现ECS系统与DCS系统的协同控制。
三、结束语
热工控制和电气控制在电厂生产中起着重要作用，直接影响着生产安全。如果在热控DCS系统中能够将电气控制ECS系统连接起来，将热控与电气控制进行有效的结合，那么对于电厂运行的安全可靠性以及提高电厂控制系统的自动化水平都将具有巨大的意义。在具体的方案设计中，应根据电厂控制系统的具体情况选择合适的方案进行配合。
参考文献：
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论文作者:姜万军,姜乃宁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：系统论文; 通信论文; 火电厂论文; 电气控制论文; 接线论文; 电厂论文; 信息论文; 《电力设备》2018年第26期论文;