熱電廠電氣監控系統與DCS控制系統的整合

沈淵

【摘要】本文結合浙江衢州巨化集團公司熱電廠#10機組技術改造項目工程的電氣控制系統構建項目，對工程項目中進度管理、質量控制和成本分析方法進行研究。并從明確合同要求、編制成本計劃、處理好工程變更等方面加強對工程成本的分析和控制。

【關鍵詞】電氣監控系統； DCS控制系統； 整合；研究

進入二十一世紀以來，DCS控制系統技術在我國熱電廠中廣泛應用開來，這不僅提高了熱電廠的自動化工業水平，在與電氣監控系統的整合使用中也效果顯著，大大提升了電氣監控系統和工藝監控系統運行的協調性及安全穩定性，降低了其投資與維護的風險費用及人工成本費用。

一、熱電廠電氣監控系統概況

電氣系統是整個熱電廠設備、運行系統中的一個重要組成部分，其中電氣監控系統主要是針對電站電氣設備進行實時監控的一種應用技術系統，其監控的對象主要主要包含兩大部分，即發電機組，變壓器組、廠用電系統。而廠用的電氣監控系統監控對象主要包含工藝與電氣兩部分，這其中電氣部分包含主廠房廠用電系統和輔助廠房廠用電系統，而工藝部分則主要指的是高壓電動、低壓電動和成套設備等[1]。浙江衢州巨化集團公司熱電廠#10機組電氣控制系統的主要控制設備包含有35kV配電裝置、10#鍋爐、汽機的發電機變壓器部分及6kV廠用電源部分、380V廠用電源部分等（包含通訊接入的網絡接口設備及規約轉換）。

二、DCS控制系統

DCS控制系統目前采取兩種控制方式，即部分DCS控制方式和完全DCS控方式。部分DCS控制方式是通過DCS的I/O通道或網絡通信將控制指令發送到電氣控制裝置上，從而由DCS控制軟件來實現低層次的電氣邏輯，這種控制方式其控制設備相對完全獨立，即使脫離了DCS系統，各電氣控制系統仍然可以安全運行，對速度功率要求不高的裝置，可以大大減輕DCS的負擔。而完全DCS控制方式則是由DCS的硬件與軟件來完全實現電氣邏輯，其主要包括發電機同期邏輯，廠用電自動切換邏輯，發電機勵磁調節器甚至簡單的繼電保護邏輯等，而由于它的控制邏輯都在DCS中實現，因此電氣控制裝置非常簡單，組態靈活，修改邏輯方便，可以適應不同的運行方式，并且電氣控制裝置與DCS的可靠性完全相同，但具體應用起來這些功能對速度的要求相對較高，費用太大，對DCS的負擔也較重，甚至有可能影響其他子系統。

在浙江衢州巨化集團熱電廠#10機組中，分別設置了DCS控制主系統和分系統。其中主系統主要包括三個部分：即電氣控制系統，鍋爐控制系統和汽機控制系統。而DCS控制分系統則主要包含兩個部分：即爐后脫硫、脫銷、除塵、輸灰等控制系統以及輸煤棧橋控制系統。其主系統與分系統的DCS控制系統均要求采用相同的軟件和硬件，并且為了達到減員目標，主系統與分系統的具體操作員站必須保持統一一致，即在主系統與分系統的任何一臺操作員站上做到只是畫面的切換就能對汽機、電氣、鍋爐等所有設備以及爐后脫硫脫硝除塵輸灰濕式電除塵和輸煤棧橋等所有設備進行操控和監視，而無需重新登錄或改變環境。

三、電氣監控系統與DCS控制系統的整合方式

在一般情況下，電氣監控系統中接入DCS控制系統的方式主要有四種：

第一種DAS方式。第二種是硬接線方式。第三種則是硬接線與通信方式聯合的方式。第四種是全通信方式。

以浙江衢州巨化集團公司熱電廠#10機組為例，其電氣控制系統與DCS控制體系統的整合方式主要分為兩部分。第一部分主系統，即主廠房電氣設備的控制（包括380V廠用電源、6kV廠用電源及備用電源、發電機斷路器、35kV主變斷路器、35kV升壓站及35kV聯絡線等）由DCS控制系統控制（采用大量硬接線與少量通信方式相聯合的方式）。而二次保護裝置、自動裝置及通訊裝置由電氣專業來做，控制部分與主廠房汽輪機、鍋爐的控制融合在一起，共同由DCS來控制。第二部分分系統，爐后環保系統（脫硫、脫硝、布袋除塵、濕法電除塵、輸灰等）與輸煤棧橋系統合起來，由DCS來控制（主要采用硬接線方式），而原來爐后環保系統（脫硫、脫硝、布袋除塵、濕法電除塵、輸灰等）、輸煤棧橋系統的控制是由電氣專業用PLC來做而實現控制的，現在用DCS來做從而實現控制。分系統與主系統有通訊聯絡，主系統能看到分系統的運行情況，但主系統暫時不能操作分系統設備。

四、整合后的成效

在巨化集團中，由于#10機組（園區熱電廠）設置一臺全廠單元長站，并且采用相同的控制系統，從而能更全面地了解全廠的安全生產情況，即主系統（機、電、爐）的DCS控制系統、分系統（爐后脫硫脫硝除塵輸灰、輸煤棧橋）DCS控制系統的數據最終都整合到一臺上位機上，在單元長站上能夠監視全廠機電爐、脫硫脫銷除塵輸灰和輸煤棧橋的所有生產運行情況。兩種系統相合整合后的成效具體表現在以下幾個方面：

1.可以對設備質量進行有效控制

主廠房原先電氣設備的控制、保護、自動裝置、通訊等是由電氣專業自己來做的，獨立性很強；而現在控制由DCS來完成，電氣專業只提供保護自動裝置、通訊等，而且爐后環保、輸煤棧橋的設備控制也改由DCS控制系統來完成，這樣整合使用后各設備之間協調性增強，操作起來更為流暢簡單，而且安全性穩定性以及可靠性都比較高。

2.可以對項目工程成本進行有效控制

通過電氣控制系統與DCS控制系統的整合使用，對工程項目中的進度管理、成本控制方面可以進行有效地研究分析，對工程造價可以進行有效地估價預算，在操作人員的安排利用上也可以做到節省人力資源，從而使項目工程成本得到精確的分析與控制。

3.可以對項目工程的變更進行有效地控制

通過兩種系統的整合使用，由于其良好的協調性，在項目工程的具體建設中，對一些工程變更的處理方式可以實行有效地控制，使其處理方式靈活多變，并且對相關合同協議的具體內容要求可以明確地編制規劃，最終使其變更時更為快捷，縮短時間，使成本得到更加有效地控制。

結束語

隨著我國電力工程的大力發展，熱電廠未來電氣控制自動化技術將得到廣泛推廣應用，其中電氣控制與DCS控制的整合使用意義重大，浙江衢州巨化集團公司熱電廠#10機組中，兩種系統技術的整合使用使整個熱電廠控制水平大幅度提高，效果顯著，為企業的發展奠定了良好的基礎。

參考文獻

[1]葛倍勇.熱電廠電氣系統淺論[J].科技創新與應用，2012，12：99.