电气自动化技术在火力发电中的应用【1】

　　摘 要：我国的技术发展模式不断更新，随之广泛应用了计算机网络技术，其中电子技术被各行业普及。

　　本文所论述的电气自动化系统，也是所谓的ECS系统，在现阶段是火力发电当中应用最为广泛的技术。

　　会对自动化监控以及自动化生产方面较为重视，从而将火力发电厂当中的分析控制、电压保护以及电气系统保护充分实现。

　　关键词：电气自动化技术;火力发电;应用

　　一、火力发电中电气自动化的作用

　　1、设备资源的优化配置

　　在火力发电厂中一般会拥有多台设备，这一系列设备通常会应用较长的时间进行运转，才可以对供电需求量有所保证。

　　可是设备进行运转的过程中是会拥有相应局限性的，若开展超负荷的运转，一定会降低设备使用率，损坏现象也会产生。

　　在应用电气自动化技术后，可以准确的计量设备运转效率，若超负荷能够自动停止运转，停止相应时间之后，会自动开启重新运转。

　　设备如果产生故障，此自动化系统可以体现出报警的功效，让管理人员可以及时将问题发现并对其解决。

　　2、发电效率的有效提高

　　在不断提升我国居民生活水平的条件下，用电量方面在直线的上升。

　　在当下的发电效率上进行分析，发电量不能够和人们的需求用电量相符，特别是在炎热的夏天，小部分地区对居民供电的时候，需要分不同时间对其供电，这一方式直接影响了居民的正常用电保障。

　　随着生活水平的提高，不断加大了冷暖空调的应用，对于火力发电而言，要求的发电强度也在逐渐提升。

　　早期的发电系统虽能够使火力发电正常进行，可是在一定程度上还是会存在着或多或少的弊端，会造成发电量不可以与使用量相符，所以不能够相应提升生产效率。

　　当下，对电气自动化的使用，可以合理的将这一问题解决，利用有效的分析数据，拟定出细致的运行措施，还会将运行的强度和时间有所规划，保证给予人们电量的同时，还会防止资源的浪费情况。

　　3、发电成本的有效降低

　　早期进行发电的材料上基本会应用石油和煤，同时在技术方面不是特别的优越，还不可以开展有效的强度分析，造成发电量不均匀，有时会产生极大的浪费情况，又或者导致用电的短缺情况。

　　在燃烧资源方面，因为早期的操作模式为人工操作，难免会产生不充分燃烧的情况，导致资源的极大浪费。

　　可是，现阶段电气自动化技术的应用，可以合理的将这一问题避免，利用计算机软件对原料自动计算，利用燃烧所使用的时间，将燃料使用率提升。

　　这样的应用技术可以让火力发电中的效率在极大程度上提升，确保供电量可以与居民使用量相符。

　　二、电气自动化技术在火力发电中的应用

　　1、通用网络结构的健全

　　在成功运行电气自动化系统的过程中，创建通用网络结构能够起到至关重要的作用。

　　通过通用的网络结构，能够将整体系统中的电气设备自动化运转实现，让操作人员与管理人员，实现监督和观测整体的电厂设备，同时能够确保计算机系统、管理系统以及控制系统的数据传输方面，能够顺畅开展。

　　2、单元炉机组一体化

　　将电气自动化技术应用在火力发电当中，能够将火力发电厂中的电、炉、机运行系统实现其一体化的目的。

　　这样的情况下，整体系统中的运行信息与数据，就会依靠炉、电、机一体化进行相应的汇总分析以及监控运行。

　　在一定程度上可以将火电机组当中所具备的潜力有效发挥出来，同时还会将自身的控制功能有所提升。

　　进行细致操作系统的过程中，需要尽可量对系统中所产生的负载能力有所减少，就能够将控制室缩小，从而将管理成本降低。

　　进行统一管理单元路机组的过程中，可以合理的协助火力发电厂中所具备的信息采集，开展发电信息和设备的采集，充分的将有关指令实现，提升电网工作成效，让设备运行方面优质进展。

　　所以，火力发电过程中需要将设备控制方面提升，使被监控水平和自动化水平得到保障。

　　3、保护手段的创新控制

　　在早期的火力发电当中，普遍应用的保护手段和系统控制是连锁与报警，可只能将连锁脱机以及超限报警的波动性保护和控制实现。

　　然而利用电气自动化技术，能够将计算机的保护控制技术完善开展，从而确保电气自动化系统的故障诊断和运营监测等，就能够将火电设备中的系统隐患提前发现，同时将保护和控制的相应对策相应改变，会自动的控制系统故障所产生的领域，确保自动化系统可以将运行状态均衡保持。

　　此外，也能够在预防一直到维修的过程转化，变为维修和维护同时开展的状态。

　　三、火力发电中应用电气自动化的系统配置

　　1、总线的相应控制技术

　　火力发电的设备运行现场中，控制总线方面一般会利用3G的技术形式对其完成，也就是控制技术、通信技术以及计算机技术，这三个方面需要互相促进、互相配合，才可以将信息技术和网络技术，针对设备控制范畴方面完善运行。

　　控制现场总线方面具体将DCS控制站中的输入单元和输出单元有所规避，可以合理的在根源处将传统DCS控制内，集中以及分散互相融合的控制体系。

　　这样的控制模式，为传统集散型对于相应的设备能够在管理的过程中实现统一形式，可不能够将重要问题及时发现，若可以对设备高度分散管理提升完成度，就能够将分散控制充分实现。

　　2、I/O的集中监控

　　所谓I/O集中监控所指的就是，将对应的I/O接口设置在设备现场每个馈线中，接着将每一I/O通道正常连接，在连接的工具上需要应用电缆完善开展，在A/D对其处理结束之后，会出现DCS设备状态，用这样的方式实现对发电工厂中全部设备的有效监控。

　　I/O集中监控主要具备着快捷的响应速度以及便捷的运行维护等优点，并且因为监控站存在较低的防护等级，会逐渐的降低DCS的造价，将发电成本有效节约。

　　可是，因为运用这样的方式，会将全部的电气设备都在监控的领域中，所以监控成为了最为繁琐的工程。

　　在不断增加设备的阶段，监控的范畴也会随之有所增加，在一定意义下就会将DCS冗余降低，导致运行系统存在较大的压力。

　　同时因为存在较为宽广的控制范围，会拥有较大的空间跨度，电缆若是长距离的会干扰到DCS的可靠性与安全性。

　　3、控制远程I/O

　　远程的控制技术方面，在较多的领域中都获得了较大的应用力度，对远程控制的使用可以较为具体的将人力资源有效节约，会让火力发电厂当中的主要操作人员可以，不需要对设备近距离接触，就可以有效控制设备，对于操作人员当中的工作强度方面妥善降低。

　　进行火力发电的过程中，I/O信号能够利用电缆中的硬接线，对与加采集柜的相互连接充分实现，在火力发电控制室当中的加采集柜和DCS控制器，能够利用光纤或者双绞线开展必要的连接，从而将数据传输的相应作用达成。

　　远程I/O的控制因为可以远距离的对其监控，所以可以合理的对一部分的电缆铺设有所节约，在一定程度上将安装费用合理节省。

　　并且，I/O的控制还包含对数据自动处理的功能，可以自动校正、检查以及处理所采集的数据。

　　可是，I/O的控制在电量变送器、卡件以及模拟量卡件方面不可以对其减少。

　　参考文献：

　　摘 要：随着电气自动化技术的快速发展和在火力发电中的应用，其运用电气自动化技术在最大限度地挖掘机组潜力，实现火力发电厂机、炉、电的一体化运行监控，加强火电发电运行和管理，提高工作效率和自动化水平，降低成本造价以及提高火力发电厂的竞争能力等方面取得了显著的成果。

　　关键词：电气自动化技术；火力发电；创新；应用

　　引言：火力发电中的电气自动化系统，是发电厂电气自动化领域近几年来新型的热点与焦点，其侧重于对火力发电厂电气系统的自动化监控，实现对发电厂内部用电中低压电气系统的保护、控制和分析等。目前，电气自动化技术已经在火力发电系统中得到了广泛的应用，其利用自身特有的信息化和网络化系统优势，不仅促进了发电厂电气信息的广泛应用，也提高了发电厂的自动化运行水平，增强了电气控制的安全性和可靠性。

　　一、电气自动化系统在火力发电中运用的现状

　　1、火电厂自动化控制系统的组成

　　火电厂自动化控制系统包括有发电厂电气自动化和机炉热工自动化两大系统。但是由于火电厂过程控制的复杂性，机炉热工自动化系统内就含有多个复杂控制的子系统，每一个子系统都是相对独立的DCS／FCS系统。例如单元机组协调控制系统、炉膛安全监控系统、数字电液控制系统、汽轮机监测仪表系统等；而发电厂电气自动化系统包括有发电厂电气监控系统和发电厂网控自动化系统(NCS)，这两个子系统也是相对独立的DCS／FCS系统。发电厂电气监控系统包括发电机组监控系统(一台发电机组配一套监控系统)和公共部分系统。每套发电机组监控子系统相应配置有发变组保护、滤波、同期、励磁、直流、UPS等保护测控装置。公共部分有高压和低压厂用电保护测控装置及厂用电快切换装置等。另外，ECS和机炉DCS监控系统分别通过网关与SIS厂控级相连。

　　2、传统DCS技术应用于厂用电气自动化系统时存在的问题

　　(1)因为ECS纳入DCS后，控制系统的输出点与AC220V、AC380V电压串入DCS系统中，就会可能烧坏大批弱电设备。因此需要设计人员在设计中充分考虑到强、弱电的隔离问题。同样的，在施工过程中，施工人员也要注意这个问题，避免烧坏设备。

　　(2)DCS控制软件在用户权限、权限分级可以做得很细致、到位，但是在操作监护上缺乏足够的认识，需要在设计联络会上明确提出：要求DCS厂家必须具备ECS操作时所必须的由监护人员确认的程序。

　　(3)目前主流DCS控制程序的扫描周期在100—200ms左右，达不到电气保护动作、高压厂用电快切、通气和励磁调节的要求，所以ECS纳入DCS控制后，必须保留继电保护装置、高压厂用电快切装置、励磁调节装置和自动同期装置等，确保这些功能的准确性、可靠性和灵敏性。

　　(4)由于DCS设备安装、调试等工作在工期上一般要晚于用电送电，所以ECS纳入DCS控制后，在厂用电设备安装调试的同时开展了DCS中的ECS部分的安装调试，使其投运在厂用受电前，另外，还需要注意DCS的机柜室、操作室的土建工程也必须同步或提前完成。

　　二、创新电气自动化技术在火力发电中的系统配置

　　电气自动化技术在火力发电中的系统配置主要可以分为以下三种形式：集中监控方式、远程智能方式和现场总线控制系统(FCS)方式。

　　1)集中监控方式

　　集中方式。是将电气的各馈线在现场设置现场设备接口，通过硬接线电缆与集控室通道相连，经处理后进人DCS组态，实现DCS对全厂电气没备的监控。这种监控方式优点是速度对应快、运行维护好、监控站的防护等级低，从而使DCS的造价下降，但由于电气设备全部进入DCS监控，随着监控对象的大量增加使DCS主机冗余的下降，电缆数量巨大，控制楼面积大，长距离电缆引进的干扰可能影响DCS的可靠性。

　　2)远程智能方式

　　远程智能方式是在数据采集较集中且离控制室较远的现场设立远程采集柜(即现场转换机柜)，现场设备信号通过硬接线电缆与加采集柜相连，加采集柜与控制室DCS控制器主机柜通过光纤或双绞线。远程具有节省大量电缆、节省安装费用、节省控制楼面积、可靠性高等优点，智能化远程还可完成数据处理、自检、自校正等功能。但卡件、模拟量卡件及电量变送器还是不能减少。

　　3)现场总线控制系统方式

　　现场总线是当今3c技术，即通信、计算机、控制技术发展的结合，是信息技术、网络技术发展到控制领域和现场的体现。现场总线废弃了DCS的控制站及其输人／输出单元，从根本上改变了DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，通过将控制功能高度分散到现场设备这一途径，实现了彻底的分散控制。

　　三、创新电气自动化技术在火力发电中的应用

　　1)统一单元炉机组

　　创新电气自动化技术在火力发电中的应用，实现由机、电控制一体化向火力发电厂机、炉、电一体化的单元制运行监控方式转化。这样，火力发电厂中集散控制系统可以通过机、炉、电单元制的运行方式对整个火电机组的所有运行参数和状态信息进行汇总和分析，最大限度地挖掘火电机组潜力，并发挥其自身特有的控制功能，最大限度地缩小控制室，实现对监控系统的简化，也就能够最大可能地降低成本造价{同时，统一单元炉机组也便于火力发电中电厂信息管理系统的信息采集，从而加强火电电网的统一运行和管理，完成中调AGC的相关指令和要求，提高电网的工作效率，使其保持在最经济和最佳的运行状态。因此，统一单元炉机组有利于提高火电机组的监控水平和自动化水平。

　　2)创新控制保护手段

　　一般来说，在传统的火力发电中所采用的系统控制和保护手段为报警和连锁，仅仅只能实现超限报警以及联锁跳机的波动性控制和保护。而通过创新电气自动化技术，可以通过采用计算机的控制保护技术，实现对电气自动化系统的运营检测和故障诊断等，从而提前发现火电设备的系统隐患，并改变控制和保护策略，采取诸如系统冗余等一些主动性控制和保护措施，对系统故障的范围进行自动控制，防患于未然，保证电气自动化系统能够继续保持运行状态。另外，也可以使实现电气自动化系统设备从预防维护的被动和事故后维修转化为预防维护的预知和设备维修的同时进行。

　　3)实现电气全通信控制

　　从目前的情况来看，火力发电厂的电气自动化系统还无法满足集散控制系统通过电气自动化系统实现电气全通信控制的方式，其通信速度和系统可靠性还存在着一定的距离，电气自动化系统和集散控制系统之间还存留了一部分的硬接线。要实现电气全通信控制模式，就必须处理好热工工艺连锁的问题，提高电气后台系统的实际应用水平，丰富当前初级阶段的基本运行监视功能，实质性地提高电气自动化系统的控制逻辑、控制水平、自动化水平和运行管理水平。

　　4)构建通用网络结构

　　通用网络结构的构建对于电气自动化系统的成功运营有着非常重要的作用。火力发电厂应该创新电气自动化技术的应用，选择能够实现从办公自动化环境到控制机直至元件级的整个电气自动化系统范围内的网络通讯产品，保证电厂管理层实现Internet／Intranet对电厂现场控制设备的实时监督，并确保电厂控制设备、管理系统和计算机监督系统间的数据信息传输畅通无阻，实现全集成自动化。

　　结束语：

　　电气自动化技术在火力发电中能够发挥非常重要的作用。当前火力发电厂在电气自动化系统的应用方面也取得了较大的进步，最大限度地挖掘了火电机组的工作潜力，实现火力发电厂中机、炉、电一体化的单元制运行监控模式，加强了火力发电厂中电网的统一运行和管理，提高了系统工作效率、控制水平和自动化水平，降低了火电厂的成本造价，提高了火力发电厂的市场竞争能力。

　　参考文献：

　　[1]张拥军，优化火电厂自动控制系统的重要性及对策[J]．中国集体经济，2009．

　　[2]马文学、钟汉枢、闰天军，基于工业以太网的火电厂电气自动化系统应用研究[J]．机电工程技术，2005．

　　[3]邢菲，基于人工智能的电厂电气自动化系统的实现与应用[J]．自动化博览，2009．

　　[4]潘培山，火电厂电气监控系统的发展现状[J]．科技信息，2007．

　　[5]钱可弭，新型发电厂电气监控系统的架构与实现[J]．武汉船舶职业技术学院学报，2006．