自動控制技術在火電廠的應用前景探析

摘 要：隨著我國電力事業的發展，電力自動化技術得到了前所未有的發展，特別是在火電廠，自動化技術在火電廠的安全穩定運行中發揮著越來越重要的作用。文章對火電廠自動化的基本內容進行了概述，并詳細介紹了自動化技術在火電中的應用現狀以及發展前景。

關鍵詞：火電廠；自動化控制技術；應用現狀；發展前景

1 火電廠自動化的基本內容

自動化技術綜合了控制論、信息論、電子學以及系統工程理論、液壓氣壓技術、控制論等理論和技術，它通過智能儀器儀表對熱力學的有關參數進行檢測、控制，并參與到生產過程的優化、調度、管理、決策，保障企業生產安全，提升企業經濟效益，增強企業的核心競爭力。

由于火電廠生產的特殊性，對生產的安全、穩定有著極其嚴格的要求，自動化技術在火電廠有著極其廣泛的使用。例如發電機組主機、輔助設備、公用系統等，一般將其分為兩部分，一是主控系統，一是輔控系統。這兩部分的控制系統構成了火電廠生產安全的屏障，在火電廠的安全、穩定生產中發揮著關鍵作用。按照各自發揮作用的不同，可以將火電廠的自動化系統分為幾個基本部分：自動檢測功能（包括測量與顯示）、自動調節功能（主要是模擬量控制）、順序控制功能（主要是開關量控制）以及自動保護功能等。

2 自動控制技術在火電廠的應用現狀

2.1 火電廠的主控系統包括了數據采集系統（DAS）、模擬量調節系統（MCS）、爐膛安全保護監控系統（FSSS）、順序控制系統（SCS）以及電液調節系統（DEH），現代大型的火力發電廠一般還包括了自動發電控制系統（AGC）以及廠級實時監控信息系統（SIS）等。

2.1.1 數據采集系統（DAS）。DAS又稱為計算機監控系統，在火電廠，DAS的作用主要是對發電機組工藝模擬量信號以及機電設備的開關量信號進行連續的采集和處理，并對機組的運行狀況實時監控，保障機組運行的安全、可靠。DAS包括了數據采集（生產現場模擬量、開關量的采集、掃描、處理）、信息顯示（例如模擬圖顯示、實時數據顯示、棒圖顯示等）、時間記錄和報表制作/打印、設備故障自診等。

2.1.2 模擬量調節系統（MCS）。MCS在單元制的火力發電機組中發揮著重要的機組協調控制作用，屬于直接接受機組協調指令的子系統，它和協調控制汽機側的子系統配合，共同實現機組的負荷控制和保障主汽氣壓的穩定。MCS包含眾多的自動控制子系統，例如單元機組協調控制系統（CCS），也可以直接稱之為機、爐協調控制系統，CCS基于機、爐的動態特性，通過應用不同的多變量控制理論設計不同的自動控制方法，從而有效實現協調控制功能，CCS是單元機組自動控制的核心內容，是鍋爐安全運行的支柱之一。其它重要的MCS子系統還有送引風控制、給水控制、主汽溫度控制、汽包水位自動調節等等。

2.1.3 爐膛安全保護監控系統（FSSS）。FSSS包含兩方面的內容，一是燃燒器管理系統（BMS），一是爐膛安全保護系統（FSSS）。BMS控制鍋爐燃燒系統的設備按照設定順序和條件起停、切投，在出現緊急情況時快速切斷燃料投送，達到保障鍋爐安全的目的。FSSS主要的功能是爐膛吹掃功能、緊急跳閘（MFT/OFT）功能。FSSS是大型發電機組不可或缺的重要組成部分，FSSS對爐膛的正常燃燒以及鍋爐的安全運行起著關鍵性的決定作用。

2.1.4 自動發電控制系統（AGC）。AGC是現代電網運行自動控制的關鍵技術之一，屬于現代機組的基本功能。AGC通過自動調頻和調峰，使得電網運行更加安全、高效。火電廠的AGC控制系統主要組成部分有：（1）電網調度中心實時控制系統，該系統通過專業軟件對電網、機組運行情況進行數據收集、監控，并對數據進行分析，對電廠的機組進行科學的負荷分配并產生AGC指令；（2）信息傳輸通道、遠動控制裝置（RTU），AGC指令通過兩者傳送至單元機控制系統，機組的運行狀況和信息也通過兩者被傳送到電網調度中心的能量管理系統。

2.2 火電廠的輔控系統一般包含化水、輸煤、除灰、除渣、脫硫等系統，這些系統一般采用PLC邏輯進行控制，控制方式、控制程序相對簡單，現場的要求是可靠、實用，能適應較惡劣的使用環境。

3 火電廠自動控制技術的發展方向

隨著國家對節能環保的重視以及智能化電網改革的推進，火電廠的自動化技術的應用將步入新的階段，自動化技術的發展和其他相關技術的進步緊密相連，例如計算機計算能力的提升，可以提升控制系統算法的速度和精度，促進控制系統仿真研究方式方法的進步等。總體來說，自動化技術的發展趨勢是綜合自動化，智能儀器儀表設計標準化、模塊化、控制智能化以及系統的開放化。

3.1 綜合自動化

火電廠屬于資金、技術密集行業，對生產的安全、穩定有著嚴格的管控制度，同時，火電廠在生產過程中控制系統收集、處理、分析的數據量極其龐大，各個控制系統之間相互影響、相互作用，這就要求火電廠將生產過程作為一個整體來控制和管理，實現綜合自動化。綜合自動化技術是火電廠實現管控一體化的重要工具和手段，火電廠管控一體化的目的是為電廠的管理業務和運行流程提供信息化支撐，綜合電廠的過程控制、廠級監控、將資金、人力、物力有機整合成有序互動的整體，提升整個電廠的自優化能力。綜合自動化技術既注重對電廠機電設備的自動控制，也注重將自動控制信息和管控一體化的融入、整合。

3.2 系統的開放

開放既是自動化控制技術發展的重要方向，也是自動化控制技術的靈魂，沒有開放，自動化控制技術就將沒有未來。首先，和自動化技術密切相關的計算機、信息理論以及系統控制都朝著越來越開放的方向前進，它們成為自動化控制技術開放發展的重要推動力。第二，自動化控制技術的開放也是電廠提升經濟效益、增強企業核心競爭力的客觀需求。例如，采用先進的開放PCS現場總線控制系統，一是控制性能得到大幅度的提升，保障了控制信號傳輸的準確性、實時性以及可靠性。二是PCS作為開放的現場總線控制系統，即將成為國際標準，采用PCS可以將不同廠家、不同型號的控制設備連接，節約了系統維護、保養、調試等方面的成本。

3.3 控制智能化

自動化控制技術的發展時間還不長，但它綜合了當今先進的理論和技術，形成了自身獨特的發展模式。例如利用先進的計算機技術，較好的解決了人機對話的界面問題，通過拓展廣義預測理論，形成廣義預測控制系統（GPC），在組態軟件的發展過程中，不斷引入新的概念和功能已滿足控制需求。控制智能化既是自動控制技術適應電網智能化的必然要求，也是相關理論研究必將推動的發展方向。

4 結束語

自動控制技術在火電廠的生產中無處不在，已經成為電廠安全穩定運行的重要防線，加大自動控制技術的研究，能有效提升火電廠的經濟效益和核心競爭力，也是電廠可持續發展的有效途徑。

參考文獻

[1]王偉峰.燃氣中控系統技術開發與應用[J].電腦編程技巧與維護，2013（4）.

[2]汪才平.對電力系統自動化控制技術的分析與探討[J].中國新技術新產品，2012（21）.

作者簡介：陳幫明（1981-），男，2004年畢業于武漢科技大學，現供職于紫光同能（北京）信息技術有限公司，一直從事于自動控制方面工作。