芻議DCS在電氣系統的應用

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區，是哈爾濱提出的"南拓"發展的前沿區域，承擔新建開發區入區企業的集中供熱任務，2008年新上一期熱源廠項目，采用了DCS系統。因DCS系統具有通用性強、系統組態靈活、控制功能完善、數據處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規范化、調試方便、運行安全可靠等特點，已經在各大電廠（尤其是鍋爐控制領域）被廣泛應用，但在電氣系統應用還不普及，往往熱力系統和電氣系統分別采用兩套系統進行控制，造成了極大的浪費，也不利于集中控制。因此，我們嘗試將電氣控制納入DCS系統，使電氣防誤操作等功能實現更方便、更完備，并且將相關量的顯示報警與電氣設備的控制調節有機地結合起來，有效提高整個電氣控制的安全性和可靠性。

2 電氣系統的特點及要求

電氣控制系統主要完成了電氣系統的所有高、低壓開關的遠方控制，綜保裝置及供電局遠動通訊等，其系統有如下特點和要求：

1）電氣設備控制對象少，操作頻率低，有的系統或設備運行正常時，可能幾個月或更長時間才操作一次。

2）電氣設備保護自動裝置要求可靠性高，動作速度快。

3）設備檢修都不能影響運行設備的控制。

4）電氣設備電氣系統的聯鎖邏輯較簡單，但電氣設備本身操作機構復雜。

5）電氣系統納入DCS控制，要求控制系統具有很高的可靠性。

3 電氣系統納入DCS監控的范圍及技術要求

我公司因一期沒上發電機組，只將進線及兩臺變壓器的高低壓開關及聯絡開關控制和保護引入了DCS系統。電氣主要保護安全自動裝置因要求DCS實現其功能目前尚有一定的難度，并且要增加相當大的費用。不要求通過DCS實現其功能，仍保留其裝置，但它們與DCS之間設有接口，常規方式采用硬接口。保護動作在DCS上都有顯示，便于值班員進行監控及相應操作。

對廠用電源系統控制要求：在正常時，由兩臺變壓器供電，在廠用電消失時，為了保護設備和系統的安全，廠用電快切裝置應快速將廠用工作負荷自動切換至備用變;當確認保安段母線失壓后，應啟動事故備用柴油機供電以保證設備安全。

依據以上控制水平的要求，電氣監控納入DCS技術的要求是：

1）廠用電系統能按啟動/停止階段和正常運行階段的要求程序控制和軟手操來實現。

2）能實時顯示和記錄系統和廠用電系統的正常運行、異常運行和事故狀態下的各種數據和狀態，并提供操作指導和應急處理措施。

3）可以隨機或定時自動運行報表。

4 對DCS軟件、硬件要求

為防止電氣與熱力系統的混淆，電氣單獨設立一個操作員站，其功能可分為數據采集（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，而相對動作速度快、可靠性高的控制功能通過保留的電氣專用裝置來實現，因此原則上對DCS的硬件無特殊要求。對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由熱工人員負責，而熱工人員對電氣的控制原理知之不多，在設計、調試、生產維護等各個環節中，這部分工作仍需電氣人員來完成。加上在工程建設過程中電氣有關廠用電受電部分需提前調試投入運行，在電氣的控制功能部分即順序控制（SCS）通過設置電氣單獨的控制器，便于實際工作的順利進行。其數據采集部分要求同熱工融為一體。

數據采集系統（DAS）應連續采集和處理所有與電氣系統有關的重要測點信號及設備狀態信號，以便及時向操作人員提供有關的運行信息，實現機組安全運行。一旦設備發生任何異常工況，及時報警，提高設備的可利用率。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、趨勢顯示、報警顯示等。

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）歷史數據存儲和檢索。

4）順序控制系統SCS功能

高壓廠用電源子子項：該子項包括高壓廠用工作及聯絡（預留）等;

低壓廠用電源子子項：該子項包括廠用變壓器380V側斷路器及380V側分段斷路器等;

5 DCS布置圖及控制點清單要求

5.1 系統工程師站、操作站布置

系統工程師站、操作站布置見圖1。

5.2 電氣控制點數清單

電氣控制點數清單見表1。

圖1 操作站布置圖

表1 電氣控制點數清單表

6 電氣引入DCS的利弊

6.1 優點

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現更方便、更完備，并且將相關量的顯示報警與電氣設備的控制調節有機地結合起來，有效提高整個電氣控制的安全性和可靠性。除了能實現正常起停和運行操作外，還能夠實現實時顯示異常運行和事故狀態下的各種數據和狀態，并提供相應的操作指導和應急處理措施，保證電氣系統自動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題，在電氣調試時，DCS一般未調試好不能投運，無法實現遠動，只能就地進行控制。不過這可以通過調整安裝進度加以解決。可以要求DCS設備安裝、調試及投運在工期上配合電氣，在廠用電設備安裝調試的同時，開展DCS的安裝調試，特別是與廠用電有關的子系統的調試，使其投運在電氣調試之前，以滿足電氣倒送廠用電、廠內各工藝系統的分部試運行的要求。

另外，在正常運行后，一旦DCS系統出現故障或因計劃檢修DCS需要停系統時，電氣的遠控將受影響，這也是很多電廠不把電氣系統納入DCS的主要原因。

7 結束語

我單位把電氣系統納入了DCS，沒有采用熱力、電氣兩個系統，只在熱力系統DCS中加了一些I/O點就解決了問題，節約了很多資金。運行一年來一直比較穩定，從沒出現過問題，操作、監控非常方便、直觀、可靠。