燃气-蒸汽联合循环电厂控制系统一体化应用

越来越多的燃气－蒸汽联合循环电厂想要采用一体化的控制系统，即TCS和DCS采用同一厂家的控制系统，并采用DCS来替代PLC完成辅助车间设备的控制操作。本文对我厂的控制系统一体化进行详细的介绍，并与常规电厂控制系统进行比较，认为我厂控制系统一体化具有系统可靠性高、功能更强大、更利于运行维护、更加便于实现全厂管控一体化等优点。

燃机TCS系统及主控DCS系统

仪征热电项目有三套联合循环机组，采用南京西门子SPPA-T3000系统。

每台燃机设一个热控电子间和一套TCS，每套TCS设两台操作员站OT、一台工程师站ES及一台备份机SOS。余热锅炉及汽轮机设一个电子间和一套DCS，每套DCS设四台操作员站OT和一台工程师站ES。

1　TCS及主控DCS系统网络结构

系统两层网络之间的通讯通过容错服务器来联接。

(1)应用数据层：通过交换机组成光纤环网，主要负责OT、ES、打印机及OPC服务器之间的通讯和数据交换。

(2)自动数据层：通过交换机组成光纤环网，主要负责各个控制器AP及CM的通讯。

2　TCS及主控DCS功能及配置

仪征热电项目单元TCS及DCS控制系统总共配置十九面机柜和九对AP，其中燃机有6面机柜和两对AP，AP111、AP112主要负责燃机控制、轴系测量、燃机保护、发电机、罩壳、SFC控制指令。汽轮机和余热锅炉有13面机柜和7对AP，AP121负责汽机控制、轴系测量；AP122负责ETS；AP131-AP134主要控制机组的协调和辅助系统的运行；AP135控制厂用系统、SOE、发变组、电气CM。

仪征热电项目燃机控制系统TCS全部由德国西门子设计供货，燃机I／O点数为2421点。DCS系统由江苏省电力设计院设计，南京西门子供货，I／O点数2576点。

3　辅控DCS系统

仪征热电辅助车间控制系统也采用了T3000实现控制。集中制冷加热站采用PLC控制，天然气调压站PLC以通讯方式通过西门子的CM卡接入自动数据层。所有辅助车间的设备都可以在集控室进行集中监视和操作。

辅控DCS与TCS和主控DCS通讯通过路由器联接。

辅控DCS系统配置十一面控制柜和4对AP，总I／O点数为2088，各对AP的功能分配为：AP001控制循环水泵公共部分、取水升压泵房、空压机；AP002控制化学补给水；AP003控制净水站、废水处理；AP004控制电气公用系统

控制系统一体化分析

仪征热电联合循环机组控制系统一体化要从以下几个方面来分析。

1　TCS与DCS的一体化，从目前国内的燃气－蒸汽联合循环电厂来说，TCS和主控DCS基本上都是采用不同公司的控制系统。

2　GE公司的MK-Vie、三菱公司的DIA SYS及西门子公司的SPPA-T3000，燃机的控制系统的核心基本都掌握在国外几家燃机供应商手中，燃机的控制系统必须用进口的。

3　余热锅炉和汽轮机的控制系统基本上国内的公司都已经掌握，价格相对进口的控制系统来说便宜，DCS可选择的余地比较大。

4　国内公司的售后服务和现场服务比较便宜和方便。

但是从控制系统的发展方向来看，TCS与DCS的一体化是一种趋势。首先国内的燃机电厂越来越多，进口的控制系统正逐渐被熟悉和掌握。其次数字化电厂这一概念的提出促进了一体化的发展，控制系统的一体化有利于全厂过程级的数据统一、有效的传输，减少不同系统之间的通讯故障，保证系统的安全和稳定。最重要的是控制系统一体化更加有利于运行人员对操作画面风格的熟悉和掌握，专注于一种系统操作，同时有利于检修人员对系统的掌握和维护。

辅控与主控一体化

常规电厂的辅控系统一般采用PLC+PC的方式，但是这种控制方式相较于DCS来说有许多劣势：

1　PLC当CPU负荷较大时，PLC对系统突发事件的实时响应能力不高；

2　PLC实现冗余比较困难；

3　PLC控制器的算法功能达不到DCS控制器的水平；

4　PLC控制器数据库组态复杂，人机界面针对性差；

5　采用PLC实现集中监控会导致网络传输的可靠性下降；

6　DCS更加便于事故分析。

所以随着对辅助车间控制系统实时性要求的迅速提高，要求控制设备操作灵敏、反应迅速、处理正确、记录准确，辅控系统应该采用DCS。

结束语

仪征热电项目是目前国内燃气一蒸汽联合循环发电厂中首次采用全厂控制系统一体化方案的电厂，为数字化电厂向全厂管控一体化电厂的发展打下坚实的基础。

(作者单位：江苏华电仪征热电有限公司)