热电厂电气监控系统与DCS控制系统的整合

沈渊

【摘要】本文结合浙江衢州巨化集团公司热电厂#10机组技术改造项目工程的电气控制系统构建项目，对工程项目中进度管理、质量控制和成本分析方法进行研究。并从明确合同要求、编制成本计划、处理好工程变更等方面加强对工程成本的分析和控制。

【关键词】电气监控系统； DCS控制系统； 整合；研究

进入二十一世纪以来，DCS控制系统技术在我国热电厂中广泛应用开来，这不仅提高了热电厂的自动化工业水平，在与电气监控系统的整合使用中也效果显著，大大提升了电气监控系统和工艺监控系统运行的协调性及安全稳定性，降低了其投资与维护的风险费用及人工成本费用。

一、热电厂电气监控系统概况

电气系统是整个热电厂设备、运行系统中的一个重要组成部分，其中电气监控系统主要是针对电站电气设备进行实时监控的一种应用技术系统，其监控的对象主要主要包含两大部分，即发电机组，变压器组、厂用电系统。而厂用的电气监控系统监控对象主要包含工艺与电气两部分，这其中电气部分包含主厂房厂用电系统和辅助厂房厂用电系统，而工艺部分则主要指的是高压电动、低压电动和成套设备等[1]。浙江衢州巨化集团公司热电厂#10机组电气控制系统的主要控制设备包含有35kV配电装置、10#锅炉、汽机的发电机变压器部分及6kV厂用电源部分、380V厂用电源部分等（包含通讯接入的网络接口设备及规约转换）。

二、DCS控制系统

DCS控制系统目前采取两种控制方式，即部分DCS控制方式和完全DCS控方式。部分DCS控制方式是通过DCS的I/O通道或网络通信将控制指令发送到电气控制装置上，从而由DCS控制软件来实现低层次的电气逻辑，这种控制方式其控制设备相对完全独立，即使脱离了DCS系统，各电气控制系统仍然可以安全运行，对速度功率要求不高的装置，可以大大减轻DCS的负担。而完全DCS控制方式则是由DCS的硬件与软件来完全实现电气逻辑，其主要包括发电机同期逻辑，厂用电自动切换逻辑，发电机励磁调节器甚至简单的继电保护逻辑等，而由于它的控制逻辑都在DCS中实现，因此电气控制装置非常简单，组态灵活，修改逻辑方便，可以适应不同的运行方式，并且电气控制装置与DCS的可靠性完全相同，但具体应用起来这些功能对速度的要求相对较高，费用太大，对DCS的负担也较重，甚至有可能影响其他子系统。

在浙江衢州巨化集团热电厂#10机组中，分别设置了DCS控制主系统和分系统。其中主系统主要包括三个部分：即电气控制系统，锅炉控制系统和汽机控制系统。而DCS控制分系统则主要包含两个部分：即炉后脱硫、脱销、除尘、输灰等控制系统以及输煤栈桥控制系统。其主系统与分系统的DCS控制系统均要求采用相同的软件和硬件，并且为了达到减员目标，主系统与分系统的具体操作员站必须保持统一一致，即在主系统与分系统的任何一台操作员站上做到只是画面的切换就能对汽机、电气、锅炉等所有设备以及炉后脱硫脱硝除尘输灰湿式电除尘和输煤栈桥等所有设备进行操控和监视，而无需重新登录或改变环境。

三、电气监控系统与DCS控制系统的整合方式

在一般情况下，电气监控系统中接入DCS控制系统的方式主要有四种：

第一种DAS方式。第二种是硬接线方式。第三种则是硬接线与通信方式联合的方式。第四种是全通信方式。

以浙江衢州巨化集团公司热电厂#10机组为例，其电气控制系统与DCS控制体系统的整合方式主要分为两部分。第一部分主系统，即主厂房电气设备的控制（包括380V厂用电源、6kV厂用电源及备用电源、发电机断路器、35kV主变断路器、35kV升压站及35kV联络线等）由DCS控制系统控制（采用大量硬接線与少量通信方式相联合的方式）。而二次保护装置、自动装置及通讯装置由电气专业来做，控制部分与主厂房汽轮机、锅炉的控制融合在一起，共同由DCS来控制。第二部分分系统，炉后环保系统（脱硫、脱硝、布袋除尘、湿法电除尘、输灰等）与输煤栈桥系统合起来，由DCS来控制（主要采用硬接线方式），而原来炉后环保系统（脱硫、脱硝、布袋除尘、湿法电除尘、输灰等）、输煤栈桥系统的控制是由电气专业用PLC来做而实现控制的，现在用DCS来做从而实现控制。分系统与主系统有通讯联络，主系统能看到分系统的运行情况，但主系统暂时不能操作分系统设备。

四、整合后的成效

在巨化集团中，由于#10机组（园区热电厂）设置一台全厂单元长站，并且采用相同的控制系统，从而能更全面地了解全厂的安全生产情况，即主系统（机、电、炉）的DCS控制系统、分系统（炉后脱硫脱硝除尘输灰、输煤栈桥）DCS控制系统的数据最终都整合到一台上位机上，在单元长站上能够监视全厂机电炉、脱硫脱销除尘输灰和输煤栈桥的所有生产运行情况。两种系统相合整合后的成效具体表现在以下几个方面：

1.可以对设备质量进行有效控制

主厂房原先电气设备的控制、保护、自动装置、通讯等是由电气专业自己来做的，独立性很强；而现在控制由DCS来完成，电气专业只提供保护自动装置、通讯等，而且炉后环保、输煤栈桥的设备控制也改由DCS控制系统来完成，这样整合使用后各设备之间协调性增强，操作起来更为流畅简单，而且安全性稳定性以及可靠性都比较高。

2.可以对项目工程成本进行有效控制

通过电气控制系统与DCS控制系统的整合使用，对工程项目中的进度管理、成本控制方面可以进行有效地研究分析，对工程造价可以进行有效地估价预算，在操作人员的安排利用上也可以做到节省人力资源，从而使项目工程成本得到精确的分析与控制。

3.可以对项目工程的变更进行有效地控制

通过两种系统的整合使用，由于其良好的协调性，在项目工程的具体建设中，对一些工程变更的处理方式可以实行有效地控制，使其处理方式灵活多变，并且对相关合同协议的具体内容要求可以明确地编制规划，最终使其变更时更为快捷，缩短时间，使成本得到更加有效地控制。

结束语

随着我国电力工程的大力发展，热电厂未来电气控制自动化技术将得到广泛推广应用，其中电气控制与DCS控制的整合使用意义重大，浙江衢州巨化集团公司热电厂#10机组中，两种系统技术的整合使用使整个热电厂控制水平大幅度提高，效果显著，为企业的发展奠定了良好的基础。

参考文献

[1]葛倍勇.热电厂电气系统浅论[J].科技创新与应用，2012，12：99.