2023年11月29日发(作者：)
第19卷第1期
VOL.19NO.1
第1期
2021年2月
Feb.2021
基于燃煤智能发电ICS的主辅机一键启停APS技术应用分析
赵俊杰冯树臣田景奇杨如意赵博石胡勇刘强
1221234
（1.国电内蒙古东胜热电有限公司，内蒙古鄂尔多斯，017000；2.国电电力发展股份有限公司，北京，100101；
3.华北电力大学能源与动力工程学院，北京，102206；4.中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京，102249）
摘要：针对燃煤火力发电站，基于ICS智能发电平台，分析APS一键启停技术的功能架构、特点和
应用效果，通过机组整体和重要辅机一键启停、一键定期试验等功能，提升机组的整体智能化、安全性
和经济性。结果表明，APS技术能有序地管理、控制和整合机组SCS、MCS、FSSS、DEH、MEH等子控制
系统，按预先设定的程序控制各设备以及基于5个断点的整机自动启动和自动停止。APS的功能架构
包括：机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备驱动级4层结构。基于操作票、运行规程和
面向对象的设计原理，可构建辅机或功能组一键启停，实现辅机运行标准化和自动化操作、故障自动
处理、定期试验一键操作。
关键词：智慧电厂智能发电平台电气热控一体化控制辅机一键启停逻辑顺序控制
中图分类号：TM62文献标识码：B文章编号：2096-7691（2021）01-041-05
效果，通过实现机组整体一键启停，重要辅机和功能
子系统的一键启停等重要功能，提升机组的自动化水
平，降低人员劳动强度，减少操作失误率。本文的分析工业4.0、互联网+工业、人工智能在工业领域深
有助于了解燃煤火力发电机组的APS一键启停功能度应用已成为中央强国战略的国策。对于燃煤火
在老机组的首次技术改造和成功应用，通过分析APS力发电厂，整体趋势是充分利用现有信息及数据，将
一键启停技术的应用场景，展示APS技术的应用效系统网络化、平台化，基于大数据和人工智能技术，开
果，推动燃煤火电行业向基于智能DCS平台的高集发各种应用APP，提高信息数据利用水平，将优质的
成、高自动化、自管理、自趋优和自恢复方向发展。外部技术和资源转化为企业的生产力，建设更安全、
1引言
［1-4］
更高效、更环保的智慧化电厂。
［3-7］
基于电气和热控一体化控制的智能DCS，即ICS
（IntelligentControlSystem）智能发电运行控制平台，
开发APS（AutomaticProcedureStart-uporShut-之一，具有高度的复杂性，是DCS中所有常规控制子
down）程序自动启停控制是智慧电厂的重要功能，有
助于实现无人值守、少人管理的智慧电厂建设目全过程自动停运的综合管理和控制。图1示出APS技
标。因此，构建基于ICS智能发电平台的主辅机一术能有序地管理、控制和整合机组顺序控制系统
［6-10］
键启停模块，基于操作票、运行规程和面向对象的设
计原理，实现重要主辅机设备的运行标准化和自动化系统FSSS、汽轮机数字电液调节系统DEH、锅炉给水
操作，最终实现机组一键启停、故障自动处理和机组泵小汽机调节系统MEH等分子控制系统，并按预先
性能的自动闭环优化。设定的程序控制机组内各设备的启动、停止和运行状
针对燃煤火力发电站，基于ICS智能发电平台，态，最终实现机组的自动启动或自动停运。
分析APS一键启停技术的应用特点、功能架构和应用
2APS技术的功能架构
APS功能是燃煤发电机组最高级自动控制技术
系统的统领。APS技术能实现机组全过程自动启动和
SCS、模拟量自动控制系统MCS、锅炉炉膛安全监视
APS包括机组自动启动和自动停止两部分，涵盖
作者简介：赵俊杰（1985-），男，博士，高级工程师，2012年毕业于清华大学能源与动力工程系，现任国电内蒙古东胜热电有限公司副总经理、总工
程师，主要研究两相流、纳米隔热、火电厂节能环保、智能发电、智慧电厂。Tel：138****8297，E-mail：*********************
·42·
赵俊杰等：基于燃煤智能发电ICS的主辅机一键启停APS技术应用分析
第1期
启动、并网、带负荷、升负荷、降负荷、停机、停炉、投盘令到相应各个子系统。APS一键启停的技术基础是电
车等整个机组启停各个阶段的控制。根据机组的不同气和热控一体化控制ETIC（Electrical-Thermalinte⁃
工况，包括：冷态、热态、温态、极热态，采用相应的上
层控制逻辑，通过DCS系统数据高速公路，发控制指制平台。
机组顺序控制SCS
数据采集控制DAS
网络终端控制NCS
汽轮机控制TCS
协调控制CCS
gratedcontrol），将电厂所有设备纳入统一的协同控
锅炉给水泵小汽机调节MEH
电气设备控制ECS
电压自动调节AVR
汽机紧急跳闸ETS
汽轮机旁路控制BPC
锅炉炉膛安全监视FSSS
模拟量自动控制MCS
燃烧器负荷程控BCS
给水全程控制FWCS
汽轮机数字电液调节DEH
整合
机组自启动APS系统
控制功能组
功能组：
独立分系统
灰煤硫风烟制粉吹灰高低加辅汽凝结水发变组化水给水
系统系统系统系统系统系统系统系统系统系统
功能子组：
独立子系统
1.空预器1.原煤斗
2.一次风机2.磨煤机
3.送风机3.给煤机
4.引风机4.密封风机
5.静电除尘器
7.火检冷却风机
8.密封风机
9.燃烧器
1.1~3号高加
2.5~7号低加
3.除氧器
1.空冷凝汽器
2.真空泵
3.凝结水泵
4.凝结水输送泵
5.轴封加热器
6.低压加热器
7.除氧器
1.发电机1.除氧器
2.励磁系统2.给水泵
3.主变压器3.高压加热器
4.高压厂用变压器4.减温水
图1ICS中APS技术的分子控制系统和功能组架构
APS的控制逻辑设计思想是基本不考虑人员参
与调节，完全靠自动化系统解决。运行人员的作用只机组控制级调用各功能组和个别独立的控制设
是高级分析、运行隔离和检修隔离。从宏观整个机组备，任务是完成各功能组的有机衔接，是整个机组启
到微观单个设备，图2示出APS的分级控制包括：机停控制管理中心。机组控制级根据系统和设备运行情
组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备驱况及既定的控制策略，向下层功能组及功能子组发出
动级4层结构。APS的顺序控制采用4层结构来实现，启动和退出的指令，实现机组的自动启动和自动
是为了有效降低控制系统处理规模、减少不同被控对停运。
机组控制级
启动停止
功能组控制级
启动停止
功能组控制级
启动停止
功能子组控制级
启动停止
功能子组控制级
启动停止
设备控制级
启动停止
接口模件
生产现场
启动停止
设备控制级
图2ICS中APS应用的4层分级控制结构
象及其控制系统之间的耦合。
功能组是严格体现机组启停流程的环节，也是决
定APS实用性高低的关键环节之一。功能组的设计原
则是以某个独立系统为核心，使其开始于一个稳定的
工况也结束于一个稳定的工况。功能组涉及到的独立
分系统包括：风烟系统、制粉系统、给水系统、高低加
热器系统、辅汽系统、凝结水系统、灰煤硫系统、化水
系统、吹灰系统、发变组系统等。
功能子组的设计原则是以某个重要设备为核心，
以该设备的启动或停止为目标，组织其相关的辅助设
备成为一个相对独立的小系统，完成该设备及相关辅
助设备的启停。功能子组涉及到的独立子系统包括：
空预器、给水泵、磨煤机、送风机、引风机、除氧器、燃
烧器、电除尘、发电机、励磁系统、主变压器等。
设备驱动级是最小控制单元，其与现场设备直接
第1期
相联，既接受功能组或功能子组来的顺序控制命令，由于机组升负荷控制较为成熟，实际启机过程使用了
也要接受设备的联锁保护、启停允许、手动操作等命前5个断点。
令。每个控制单元必须能够完成连锁逻辑，逻辑单元机组准备断点包括：开冷水系统启动、闭冷水系
一定要标准化，便于单元控制逻辑和整体控制系统通统启动、辅机油站系统启动、润滑油系统启动、密封油
过接口快速组网。系统启动和定冷水系统启动6个功能组。辅机油站系
3APS技术的应用分析
以国电内蒙古东胜热电公司1号机组的APS技站启动功能子组，以及A、B一次风机油站启动功能
术改造为例进行分析，APS技术基于智能DCS系统上子组。
的逻辑组态，通过相关的逻辑发出各个设备或系统的第二个断点，锅炉上水冲洗断点的程序控制启动
启动或停运命令，由子系统协调控制完成。基础DCS流程图。锅炉上水冲洗断点包括：凝结水补水箱上水、
系统采用的是北京国电智深控制技术有限公司ED⁃排汽装置上水及冲洗、除氧器上水启动、除氧器加热
PF-NT+分散控制系统的最新版本，版本号为V3.4。在
最新版本V3.4的传统DCS基础上，通过新增高级应能组。
用服务器、高级应用控制器、分析引擎服务器、高级值锅炉点火升温断点包括：风烟系统启动、火检风
班员站等硬件设施，升级智能计算引擎、大数据分析机启动、锅炉疏水系统启动、置二次风门吹扫位、启动
引擎、先进算法通过算法容器“宏封装”至DPU等软炉膛吹扫、启动等离子系统、密封风机及一次风机启
件功能，打造了燃煤火电行业首款智能运行控制系统动、置二次风门点火位、第一套制粉系统启动、抽真空
ICS，商标名为iSol，岸石。
机工艺系统、汽轮机数字电液控制系统、水处理系统、器启动、B空预器启动、建立风烟通道、A引风机启动、
DCS系统控制范围包括：全厂锅炉工艺系统、汽
输煤系统、除灰系统、脱硫系统、脱硝系统、公用系统
等。ICS智能发电平台包括：主机DCS、辅机DCS（化能子组。
水、灰硫运行、输煤运行）、公用DCS、厂级DCS监控系汽机冲转断点包括：汽机开始冲转至600rpm、汽
统。辅机DCS、公用DCS与单台机组的主机DCS之间机冲转1000~2450rpm、汽机冲转2450~2950rpm和汽
采用域间隔离器，实现逻辑隔离。ICS与智慧管理大机冲转2950~3000rpm4个功能组。机组并网断点包括
区IMS采用单向物理隔离网闸，实现基于硬件的单向启动第二套制粉系统和发电机并网2个功能子组。
硬隔离。主机DCS系统的控制分子系统包括：数据采升负荷断点包括：升负荷至66MW、启动第三套
集DAS、模拟量控制MCS、顺序控制SCS、锅炉炉膛安制粉系统、升负荷至132MW、高加疏水回收至除氧
全监控FSSS、协调控制系统CCS、汽机旁路控制BPC、器、低加疏水回收至排汽装置和负荷升至165MW。其
汽轮机数字电液控制DEH、汽轮机控制系统TCS、给中，升负荷至132MW的功能组包含高加疏水回收至
水全程控制FWCS、燃烧器负荷程控系统BCS、汽机紧除氧器，以及低加疏水回收至排汽装置2个功能
急跳闸ETS、升压站内设备的网络终端控制NCS、电子组。
气设备控制ECS、电压自动调节系统AVR等。除了机组整体一键启停功能，APS技术还能用于
andShut-down）对于火电厂也很少被使用。另外，设
严格的一键启停功能OBS（OneButtonStart-up在运机组的AGC投入、切除，重要辅机一键启停等。
备性能、机组整体设计等各方面也存在一些问题，制台固定逻辑，可实现标准化操作及故障处理时AGC
约真正OBS一键启停的实现，基于有限断点的程序自自动切除。
启停APS功能灵活，更适用于燃煤火电生产工艺流大型火电机组参与深度调峰，重要辅机启停频
程。燃煤火电机组APS启动包括6个断点，包括：机组繁。例如，给水泵、磨煤机、送风机等设备，每天启停操
启动准备断点、锅炉上水冲洗断点、锅炉点火升温断作至少2~3次。基于操作票、运行规程和面向对象的
点、汽机冲转断点、机组并网断点和机组升负荷断点。设计原理，可构建机组运行工况下辅机一键启停模
·43·
统启动的功能组包括A、B、C、D、E磨的油站启动功能
子组，A、B送风机油站启动功能子组，A、B引风机油
启动、锅炉上水启动和锅炉底部加热启动6个功
系统启动、轴封系统启动、锅炉升温升压和汽机EH
油系统启动。其中，风烟系统启动功能组包含：A空预
A送风机启动、B引风机启动和B送风机启动7个功
基于操作规程，将AGC的一键投入与切除固化成后
·44·
赵俊杰等：基于燃煤智能发电ICS的主辅机一键启停APS技术应用分析
第1期
块，实现重要辅机设备的运行标准化和自动化操作，
及辅机故障自动停运处理。给水泵的一键启停逻辑
图。重要辅机顺序控制启动功能有效减少人员的操作针对燃煤火力发电站，基于ICS智能发电平台，
量和工作强度，也能有效降低运行人员的误操作风分析APS一键启停技术的应用特点、功能架构和应用
险。此外，磨煤机、送风机、引风机等重要辅机也实现效果，通过实现机组整体一键启停，重要辅机和功能
了自启动顺序控制。子系统一键启停等重要功能，以提升机组的自动化水
在运机组的真空严密性定期试验采用APS技术，平，降低人员劳动强度，减少操作失误率，提升机组的
实现一键操作。通过将真空严密性定期试验的规则和整体安全性和经济性水平。结果表明：
逻辑写入ICS，构建应用模块APP，进行试验一键自动（1）APS的功能架构包括：机组控制级、功能组控
程控操作和真空5min下降最大值的结果自动统计。制级、功能子组控制级和设备驱动级4层结构。
4APS技术的应用效果
机组在大修后的冷态启动全过程采用APS自启动功际冷态启动过程5个断点，包括：机组启动准备、锅炉
2018年6月30日，国电内蒙古东胜热电公司1号
能，实现了发电机组顺利并网。在APS技改过程中，共上水冲洗、锅炉点火升温、汽机冲转和机组并网。
编写启动操作指令上万条，修订启动操作票89份，绘（3）基于操作票、运行规程和面向对象的设计原
制启动流程图17份，编制保护控制逻辑图227份。理，可构建机组运行工况下辅机一键启停模块，实现
实践结果表明，APS的成功实施可显著增加机组重要辅机设备的运行标准化和自动化操作，新增辅机
控制系统的自动化水平，最大限度地减少运行人员的故障自动处理，性能闭环优化和一键性能试验等功能。
操作强度和人员数量，实现减员增效。APS一键启停（4）APS一键启停技术的应用效果包括：降低了
技术改造是第一次在国家能源集团范围内，在运10运行人员的工作强度，减少了运行人员参与工作的人
年的燃煤发电老机组改造成功，并在大修后的冷态启数；减少了启机的时间；降低了运行人员的操作失误
机过程中得到了实际验证。APS技术的应用效果率；降低了厂用电率和煤耗，节省了开机费用。
包括：
（1）减人。APS控制系统在1号机组大修后的启
机过程中正式投运，降低了运行人员的工作强度，可
减少运行人员工作量20%。减少了运行人员参与工作
的人数，每个值减少1人，5个值共减少5人，共节约
人力成本60万元/a。
（2）减少启动时间。一定程度上减少了每次启机
的时间。锅炉上水冲洗断点较之前缩短了25%的时
间，锅炉点火升温断点较之前缩短了20%的时间，汽
机冲转断点缩短30%的时间，机组并网断点较之前缩
短了40%的时间，升负荷断点缩短15%的时间。共缩
短整机启动时间26%，每次冷态启动可缩短时间3h。
（3）降低了运行人员的操作失误率。APS技术降
低了运行人员的操作失误率，降低约70%。
（4）降低了厂用电率和煤耗，节省了开机费用。按
每年有3次启机计算，共降低了总厂用电率0.1%，节
约经费6.5万元/a；减少了煤耗135t，节约经费6.75万
元/a。总节约经费73.25万元/a，节省开机费用24.4万
元/次。
5结束语
（2）APS技术基于ICS智能发电平台的逻辑组态，
通过相关的逻辑发出各个设备或系统的启动或停运
命令，由子系统协调控制完成。燃煤火电机组APS实
参考文献：
1］陈世和，张曦.基于工业4.0的智能电站控制技术［J］.自动化博［
览，2015（9）：42-50.
2］赵俊杰，马克，陆海涛，等.燃煤火电机组全新一代智能控制系统［
ICS的架构与应用［J］.能源科技，2020，18（1）：46-51.
3］沈跃军，马克，崔畅元，等.大数据与逻辑故障树在火电厂故障诊［
断中应用［J］.电力设备，2018（10）：62-63.
4］赵俊杰，陆海涛，吴豪，等.基于人工智能算法的智能视频识别燃［
煤火电厂跑冒滴漏［J］.神华科技，2019，17（9）：40-44.
5］刘吉臻，胡勇，曾德良，等.智能发电厂的架构及特征［J］.中国电［
机工程学报，2017，37（22）：6463-6470.
6］沈跃军，马克，周健，等.基于逻辑故障树的智能DCS早期预警建［
模与应用［J］.防护工程，2018（9）：470，472.
7］韩华锋，马玉娟，黄一志，等.1000MW级火电机组智慧电厂建设［
研究［J］.中国电力，2018，51（10）：49-55.
8］赵俊杰，陆海涛，包海斌，等.基于锅炉四管可视化的防磨防爆监［
测和智能泄漏预警［J］.神华科技，2019，17（8）：47-50.
9］尹峰，陈波，苏烨，等.智慧电厂与智能发电典型研究方向及关键［
技术综述［J］.浙江电力，2017，36（10）：1-6.
10］赵俊杰，冯树臣，孙同敏，等.基于ICS和弹性运行控制技术在燃［
煤智慧电厂AGC优化应用［J］.能源科技，2020，18（3）：1-6.
第1期
·45·
ApplicationAnalysisofOne-buttonStart-up&Shut-downTechnologyofAPSfor
MainandAuxiliaryMachinesBasedonICSforCoal-firedPowerGeneration
ZhaoJunjie
1221234
，FengShuchen，TianJingqi，YangRuyi，ZhaoBoshi，HuYong，LiuQiang
（GuodianCorporationInnerMongoliaDongshengThermalPowerCo.，Ltd.，Ordos，InnerMongolia，017000；
PowerDevelopmentCo.，Ltd.，Beijing，100101；
ofEnergyandPowerEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing，102206；
eofMechanicalandTransportationEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology-Beijing，Beijing，102249）
Abstract：Inviewofcoal-firedpowerplant，basedontheICSforintelligentpowergenerationplatform，
thisarticleanalyzesthefunctionalarchitecture，characteristicsandapplicationeffectsofone-buttonstart-up
&shut-downtechnologyofAPS（AutomaticProcedureStart-up/Shut-down），andimprovestheoverallintelli⁃
gence，safetyandeconomyoftheunitthroughthefunctionsofone-buttonstart-up&shut-downandone-
buttonregulartestofthewholeunitandimportantauxiliarymachines.TheresultsshowthatAPStechnology
canorderlymanage，controlandintegrateSCS，MCS，FSSS，DEH，MEHandothersub-controlsystemsof
theunit，andcontrolequipmentandtheautomaticstartandstopofthewholeunitbasedonfivebreak⁃
pointsaccordingtothepresetprogram.ThefunctionalarchitectureofAPSincludesfourlevels：unitcontrol
level，functionalgroupcontrollevel，functionalsub-groupcontrollevelandequipmentdrivelevel.Basedon
theoperationticket，operationproceduresandobject-orienteddesignprinciples，one-buttonstart-up&shut-
downofauxiliarymachineorfunctionalgroupcanbeconstructedtorealizestandardizedandautomaticopera⁃
tion，automaticfaulthandling，andone-buttonregulartestofauxiliarymachine.
KeyWords：smartpowerplant；intelligentpowergenerationplatform；integratedelectricandthermalcon⁃
trol；one-buttonstart-up&shut-downofauxiliarymachine；logicalsequencecontrol
（收稿日期：2021-01-12责任编辑：马小军）
（上接第31页）
ResearchonDrivingConstructionofChamberandCombinedRoadway
inBuertaiCoalMine
LuYongxiang
（CHNEnergyShendongCoalGroupCorporationBuertaiCoalMine，Erdos，InnerMongolia，017000）
Abstract：Comparedwithordinaryroadway，chamberconstructionhasthecharacteristicsoflargesection，
multiplechangesandhighqualityrequirements.Influencedbymining，thesurroundingrockisloosewith
poorstability，andthestressconditioniscomplexwithconcentratedgroundpressurestress，whichincreases
thedifficultyofchamberconstruction.Theconstructionmethodandsupporttechnologyoflargesectioncham⁃
berhasalwaysbeenthedifficultyofminedevelopmentanddriving，withproblemsofhighdrivingdifficul⁃
ty，highrequirementsforroadwaysupportdesign，etc.TakingthechamberofBuertaiCoalMineasanexam⁃
ple，thisarticlediscussesdrivingconstructionsequenceandsupportmethodoflarge-sectionchamber，which
canprovideexperienceforsafetyproductionofsimilarmines.
KeyWords：chamberdriving；largesection；drivingmethod；supportmethod
（收稿日期：2020-08-12责任编辑：穆建玲）
发布评论