發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用

摘 要：隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，電氣綜合自動化系統(tǒng)在發(fā)電廠方面得到廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，相比應(yīng)用初期，電氣綜合自動化系統(tǒng)的測量控制理論和儀表控制系統(tǒng)有了很大的提高，新型材料和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，以及DCS網(wǎng)絡(luò)型分散控制系統(tǒng)的的引入，也使電氣綜合自動化系統(tǒng)在控制方面得到了很大進步。文章就發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原理進行了簡要闡述，然后對其應(yīng)用方向進行了探討。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電氣綜合自動化系統(tǒng)；設(shè)計；應(yīng)用

電氣綜合自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)的集中技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單柔韌，可靠性高，安裝方便以及成本低廉等諸多優(yōu)點，因此在發(fā)電廠企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。國家電力事業(yè)機組容量的擴大，電氣綜合自動化程度的大幅提升，也使得電氣自動化監(jiān)控范圍隨之增加。

1 電氣綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原理

在發(fā)電廠中，電氣綜合自動化系統(tǒng)的主要作用是結(jié)合智能儀器，相關(guān)的計算機設(shè)備，工作人員的熱能工程知識，分析和控制發(fā)電廠系統(tǒng)和設(shè)備的熱力學(xué)參數(shù)，通過檢測、控制和管理，增加企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本和能耗，保障企業(yè)生產(chǎn)的安全進行。通過對電廠鍋爐以及相關(guān)的機組設(shè)備的自動化控制，使設(shè)備可以自主調(diào)整自身運行速度，適應(yīng)不斷變化的實際情況，進而降低生產(chǎn)過程中的安全隱患，確保生產(chǎn)的安全進行。

對于絕大多數(shù)電氣綜合自動化系統(tǒng)而言，其組成部分主要包括測量系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)和工作原理而言，測量系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)具有很大的相似性，主要組成部分都是引入的智能化設(shè)備和微處理器，通過智能計算機，實現(xiàn)對設(shè)備的遠程操作和控制，其核心就是計算機的相應(yīng)操作系統(tǒng)。對于火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和熱力系統(tǒng)的龐大性而言，其不同之處在于惡劣生產(chǎn)環(huán)境下設(shè)備所面對的高溫、高壓、易燃等種種不利因素的考驗。

電氣綜合自動化系統(tǒng)的組成還包括了自動檢測、順序控制以及系統(tǒng)的自動報警裝置等眾多內(nèi)容，隨著新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，火力發(fā)電廠也順應(yīng)了發(fā)展潮流，紛紛向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變。

2 發(fā)電廠電氣綜合自動化的現(xiàn)狀和問題

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

電氣系統(tǒng)自動化的發(fā)展和進步是建立在綜合自動化和現(xiàn)場總線或者以太網(wǎng)絡(luò)工藝學(xué)的基礎(chǔ)之上的，以微型計算機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對設(shè)備和生產(chǎn)安全的保護和自動化設(shè)備在電力電氣系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，這些過程中的測量、邏輯判斷、設(shè)備動作的記錄等功能都可以通過相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)。通過設(shè)備自帶的通信界面，還可以實現(xiàn)與主系統(tǒng)或其他系統(tǒng)的信息交換。

現(xiàn)場總線控制技術(shù)以其通信速率的快速性、通信距離的優(yōu)越性、抗干擾能力的強大性，在工業(yè)和電力系統(tǒng)中得到越來越多的重視和應(yīng)用，其技術(shù)應(yīng)用的許多標(biāo)準(zhǔn)也得到判定，如西門子公司的Profibus標(biāo)準(zhǔn)和ABB公司的FF標(biāo)準(zhǔn)及施耐德電氣Modicon公司的modbus標(biāo)準(zhǔn)，都具有很深的影響力。

發(fā)展到今天，以太網(wǎng)絡(luò)成為新的關(guān)注熱點。電氣綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀就是以微型計算機為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)或者以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為發(fā)電廠的綜合自動化提供應(yīng)用程序和通信功能的技術(shù)支持。

2.2 存在問題

首先，在電力系統(tǒng)中起保護作用的繼電器以及其他的相關(guān)安全設(shè)備依然處于半自動運行狀態(tài)，并沒有真正實現(xiàn)電氣的綜合自動化，因而使發(fā)電廠企業(yè)管理和維持生產(chǎn)的高效率無法得到有效實施。

其次，對設(shè)備的整體控制程度相對還比較低，機組自動化調(diào)節(jié)的利用率低，程序的利用少，投入生產(chǎn)使用的也較少，這些都是亟待解決的問題，關(guān)系著發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)的普及和應(yīng)用，影響我國發(fā)電廠電氣綜合自動化水平在國際市場的競爭力。

3 電氣綜合自動化在電力系統(tǒng)上的可行性

電氣綜合自動化在電力系統(tǒng)方面的應(yīng)用，首先要通過構(gòu)建現(xiàn)場總線，將具有保護作用的繼電器和自動裝置進行連接，然后，將他們共同連接到集散控制系統(tǒng)，再利用通信設(shè)備，與可能的電站相連，通過集散控制系統(tǒng)完成電站的測量或者維護。電氣綜合自動化系統(tǒng)的建立主要需要解決兩個問題：

3.1 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

現(xiàn)場總線是建立電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的核心和重點，而總線的標(biāo)準(zhǔn)則是構(gòu)建電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主要問題。因為生產(chǎn)廠家的不同，保護和自動裝置可能存在物理構(gòu)成和通信協(xié)議方面的差異，使得電力網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建并不簡單，需要對系統(tǒng)的構(gòu)成有充分的了解，抓住重點和關(guān)鍵部分，進行統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)。

3.2 電力系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)的連接

統(tǒng)一現(xiàn)場總線系統(tǒng)是非常困難的，在現(xiàn)有設(shè)備無法自由更換和調(diào)整的情況下，解決這一問題的方法之一，就是對電力系統(tǒng)進行分割，成為功能相連又相互獨立的子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)支持一種相同的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，通過分割與合并，簡單快速實現(xiàn)電力系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)的連接。

4 電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用方向

4.1 監(jiān)控方面

我國電力工業(yè)發(fā)展時間較為短暫，電力行業(yè)單位機組的智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用程度低下，需要不斷地去關(guān)注和普及，隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)的進步，發(fā)電廠對于單位機組的智能監(jiān)控會得到不斷完善，相關(guān)技術(shù)也會逐漸成熟。舉例說明，可以通過現(xiàn)場智能傳感器的遠程控制，對生產(chǎn)過程的精度進行自動標(biāo)注和調(diào)整，計算誤差，自動跟蹤生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時變化，從而確保生產(chǎn)的高效性。安裝智能化監(jiān)控報警系統(tǒng)，通過系統(tǒng)對于警報信號的分析、統(tǒng)計，以及發(fā)展后果的預(yù)測，對于機組在短時間內(nèi)可能存在的發(fā)展趨勢和狀態(tài)進行判斷，從而引導(dǎo)工作人員的工作，避免事故的發(fā)生，在最大限度發(fā)揮機組潛力的同時，保障生產(chǎn)的安全進行。可以改變以往對于安全隱患被動式、定期式的處理方式，向著主動式和預(yù)測式的維修方式進行轉(zhuǎn)變，對機組的實際運行狀況進行科學(xué)合理的安排。

4.2 控制方面

電氣綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用目的是為了提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)的范圍和質(zhì)量指標(biāo)，提高企業(yè)的工作效率和核心競爭力。目前很多發(fā)電廠采用的模糊控制、狀態(tài)預(yù)測控制等技術(shù)，不少都能起到很好的運行效果。由于電力行業(yè)競爭激烈，發(fā)電廠采用的控制軟件和系統(tǒng)必須有著很強的通用性，方便企業(yè)的安裝以及簡單調(diào)試，安全性能穩(wěn)定，可以為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。針對現(xiàn)在發(fā)電廠機組普遍采用的AGC單機機組模式所造成的鍋爐內(nèi)部壓力和溫度變化過大，閥門擋板等設(shè)備動作頻繁等不足，需要從生產(chǎn)過程入手，進行電氣自動化改進，實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用的高效性、安全性，以及生產(chǎn)工作的環(huán)保性。

4.3 管控操作方面

將DCS和MIS管理信息系統(tǒng)進行結(jié)合和調(diào)整，使兩者相互滲透，融合成為一個集控制管理、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化以及調(diào)度決策一體化的綜合自動化控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)管控一體化。未來的工程建設(shè)中，基于單機機組DCS的廠級管理信息系統(tǒng)將成為主要的建設(shè)方向，通過對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)提出信息，在遠程系統(tǒng)的協(xié)助下，對電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送信息和接受指令，從而實現(xiàn)整個電網(wǎng)控制管理的一體化。

5 結(jié)束語

通過電氣系統(tǒng)的綜合自動化，提高電廠的自動化水平，既順應(yīng)了經(jīng)濟發(fā)展的要求，跟上時代發(fā)展的步伐，也改善了發(fā)電廠的經(jīng)營管理水平，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場競爭力。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在自動化工程領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，對化工行業(yè)自動化發(fā)展的空間起到了極大拓展作用。電氣綜合自動化系統(tǒng)的合理應(yīng)用，提高了發(fā)電廠對資源的利用率，提高了企業(yè)的工作效率，降低了生產(chǎn)過程中的安全隱患，促進了企業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展，在市場經(jīng)濟高速發(fā)展，市場競爭日趨激烈的當(dāng)今社會，確保發(fā)電廠在競爭中的有利地位，穩(wěn)定我國能源市場。

參考文獻

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