芻議DCS在電氣系統(tǒng)的應(yīng)用

姜士濱

（哈爾濱華匯熱電股份有限公司，哈爾濱 150060）

1 前言

哈爾濱華匯熱電股份有限公司位于哈爾濱平房開發(fā)區(qū)，是哈爾濱提出的"南拓"發(fā)展的前沿區(qū)域，承擔(dān)新建開發(fā)區(qū)入?yún)^(qū)企業(yè)的集中供熱任務(wù)，2008年新上一期熱源廠項(xiàng)目，采用了DCS系統(tǒng)。因DCS系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡(jiǎn)單規(guī)范化、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)，已經(jīng)在各大電廠（尤其是鍋爐控制領(lǐng)域）被廣泛應(yīng)用，但在電氣系統(tǒng)應(yīng)用還不普及，往往熱力系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)分別采用兩套系統(tǒng)進(jìn)行控制，造成了極大的浪費(fèi)，也不利于集中控制。因此，我們嘗試將電氣控制納入DCS系統(tǒng)，使電氣防誤操作等功能實(shí)現(xiàn)更方便、更完備，并且將相關(guān)量的顯示報(bào)警與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有效提高整個(gè)電氣控制的安全性和可靠性。

2 電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求

電氣控制系統(tǒng)主要完成了電氣系統(tǒng)的所有高、低壓開關(guān)的遠(yuǎn)方控制，綜保裝置及供電局遠(yuǎn)動(dòng)通訊等，其系統(tǒng)有如下特點(diǎn)和要求：

1）電氣設(shè)備控制對(duì)象少，操作頻率低，有的系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)，可能幾個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間才操作一次。

2）電氣設(shè)備保護(hù)自動(dòng)裝置要求可靠性高，動(dòng)作速度快。

3）設(shè)備檢修都不能影響運(yùn)行設(shè)備的控制。

4）電氣設(shè)備電氣系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯較簡(jiǎn)單，但電氣設(shè)備本身操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜。

5）電氣系統(tǒng)納入DCS控制，要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性。

3 電氣系統(tǒng)納入DCS監(jiān)控的范圍及技術(shù)要求

我公司因一期沒上發(fā)電機(jī)組，只將進(jìn)線及兩臺(tái)變壓器的高低壓開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)控制和保護(hù)引入了DCS系統(tǒng)。電氣主要保護(hù)安全自動(dòng)裝置因要求DCS實(shí)現(xiàn)其功能目前尚有一定的難度，并且要增加相當(dāng)大的費(fèi)用。不要求通過(guò)DCS實(shí)現(xiàn)其功能，仍保留其裝置，但它們與DCS之間設(shè)有接口，常規(guī)方式采用硬接口。保護(hù)動(dòng)作在DCS上都有顯示，便于值班員進(jìn)行監(jiān)控及相應(yīng)操作。

對(duì)廠用電源系統(tǒng)控制要求：在正常時(shí)，由兩臺(tái)變壓器供電，在廠用電消失時(shí)，為了保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)的安全，廠用電快切裝置應(yīng)快速將廠用工作負(fù)荷自動(dòng)切換至備用變;當(dāng)確認(rèn)保安段母線失壓后，應(yīng)啟動(dòng)事故備用柴油機(jī)供電以保證設(shè)備安全。

依據(jù)以上控制水平的要求，電氣監(jiān)控納入DCS技術(shù)的要求是：

1）廠用電系統(tǒng)能按啟動(dòng)/停止階段和正常運(yùn)行階段的要求程序控制和軟手操來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2）能實(shí)時(shí)顯示和記錄系統(tǒng)和廠用電系統(tǒng)的正常運(yùn)行、異常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并提供操作指導(dǎo)和應(yīng)急處理措施。

3）可以隨機(jī)或定時(shí)自動(dòng)運(yùn)行報(bào)表。

4 對(duì)DCS軟件、硬件要求

為防止電氣與熱力系統(tǒng)的混淆，電氣單獨(dú)設(shè)立一個(gè)操作員站，其功能可分為數(shù)據(jù)采集（DAS）和順序控制（SCS）兩部分，由于電氣量同熱工量相比并沒有特別的要求，而相對(duì)動(dòng)作速度快、可靠性高的控制功能通過(guò)保留的電氣專用裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此原則上對(duì)DCS的硬件無(wú)特殊要求。對(duì)硬件的配置要求同熱工一致，其功能分別融入DCS的功能之中。但基于歷史的原因DCS由熱工人員負(fù)責(zé)，而熱工人員對(duì)電氣的控制原理知之不多，在設(shè)計(jì)、調(diào)試、生產(chǎn)維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)中，這部分工作仍需電氣人員來(lái)完成。加上在工程建設(shè)過(guò)程中電氣有關(guān)廠用電受電部分需提前調(diào)試投入運(yùn)行，在電氣的控制功能部分即順序控制（SCS）通過(guò)設(shè)置電氣單獨(dú)的控制器，便于實(shí)際工作的順利進(jìn)行。其數(shù)據(jù)采集部分要求同熱工融為一體。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）應(yīng)連續(xù)采集和處理所有與電氣系統(tǒng)有關(guān)的重要測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，以便及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全運(yùn)行。一旦設(shè)備發(fā)生任何異常工況，及時(shí)報(bào)警，提高設(shè)備的可利用率。一般有下列功能。

1）顯示：包括操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示等。

2）制表記錄：包括定期記錄、事故追憶記錄、事件順序（SOE）記錄、跳閘一覽等。

3）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索。

4）順序控制系統(tǒng)SCS功能

高壓廠用電源子子項(xiàng)：該子項(xiàng)包括高壓廠用工作及聯(lián)絡(luò)（預(yù)留）等;

低壓廠用電源子子項(xiàng)：該子項(xiàng)包括廠用變壓器380V側(cè)斷路器及380V側(cè)分段斷路器等;

5 DCS布置圖及控制點(diǎn)清單要求

5.1 系統(tǒng)工程師站、操作站布置

系統(tǒng)工程師站、操作站布置見圖1。

5.2 電氣控制點(diǎn)數(shù)清單

電氣控制點(diǎn)數(shù)清單見表1。

圖1 操作站布置圖

表1 電氣控制點(diǎn)數(shù)清單表

6 電氣引入DCS的利弊

6.1 優(yōu)點(diǎn)

電氣控制納入DCS以后，可充分利用DCS的手段，使電氣防誤操作等功能實(shí)現(xiàn)更方便、更完備，并且將相關(guān)量的顯示報(bào)警與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有效提高整個(gè)電氣控制的安全性和可靠性。除了能實(shí)現(xiàn)正常起停和運(yùn)行操作外，還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)顯示異常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并提供相應(yīng)的操作指導(dǎo)和應(yīng)急處理措施，保證電氣系統(tǒng)自動(dòng)控制在最安全合理的工況下工作。

6.2 弊端

由于工程安裝程序問(wèn)題，在電氣調(diào)試時(shí)，DCS一般未調(diào)試好不能投運(yùn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)，只能就地進(jìn)行控制。不過(guò)這可以通過(guò)調(diào)整安裝進(jìn)度加以解決?？梢砸驞CS設(shè)備安裝、調(diào)試及投運(yùn)在工期上配合電氣，在廠用電設(shè)備安裝調(diào)試的同時(shí)，開展DCS的安裝調(diào)試，特別是與廠用電有關(guān)的子系統(tǒng)的調(diào)試，使其投運(yùn)在電氣調(diào)試之前，以滿足電氣倒送廠用電、廠內(nèi)各工藝系統(tǒng)的分部試運(yùn)行的要求。

另外，在正常運(yùn)行后，一旦DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障或因計(jì)劃?rùn)z修D(zhuǎn)CS需要停系統(tǒng)時(shí)，電氣的遠(yuǎn)控將受影響，這也是很多電廠不把電氣系統(tǒng)納入DCS的主要原因。

7 結(jié)束語(yǔ)

我單位把電氣系統(tǒng)納入了DCS，沒有采用熱力、電氣兩個(gè)系統(tǒng)，只在熱力系統(tǒng)DCS中加了一些I/O點(diǎn)就解決了問(wèn)題，節(jié)約了很多資金。運(yùn)行一年來(lái)一直比較穩(wěn)定，從沒出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，操作、監(jiān)控非常方便、直觀、可靠。