我國火力發電廠自動化技術的發展以及前景展望

陳金壯

摘要：近年來，由于我國的社會經濟和科學技術的飛速發展，我國火力發電廠也得到了進一步的發展和完善。本文通過分析和研究火力發電廠中的電氣自動化控制系統，提出其中的不足之處。當前形勢下，在提升火力發電廠的自動化水平以及充分利用人力資源、改善工作效率的前提下，應該更好地對自動化技術進行更新和完善。

關鍵詞：火力發電廠；自動化技術；發展

火力發電是一個較為復雜的綜合生產過程，而電力系統在人們生產生活中得作用非常大，對社會經濟的發展有著直接的影響。現如今科學技術的快速發展，也使得火力發電廠中的發電設備等更加高科技化，但是控制系統的日趨完善暴露出了人工操作所存在的問題，它已經不再符合現在龐大而復雜的電力調度工作的要求。

1火力發電廠自動化控制系統的分析

電力體制改革以及電力市場化的要求雙重的推動力，促進著電力建設的一再發展，這就需要電廠大力引進現代化的自動化產品以及自動化技術，只有在綜合層面上提升了火力發電廠的自動化水平，才能使得電力行業的信息化和數字化走上新的一個層次。

1.1火力發電廠已有的自動化控制系統及分析

20世紀末期的火力發電廠，電氣控制系統主要是用I/O形式的信息輸入進機組的DCS系統中，這種模式是以I/O模件作為硬連接模式，并通過DCS建立單獨的電氣控制器，其系統框架如圖一所示。此外火力發電廠中已有的還有ECS系統，主要是由獨立的電氣自動化設備完成，這種控制系統具有現場反應速度快、控制性強、模式成熟以及觀察直接等優勢，其典型結構如圖二所示。但是計算機技術的發展以及通信技術的日益成熟，大數據時代的到來使得接入量數量急劇增加，設備條件跟不上技術的發展而嚴重受限，不僅無法實現自動化，而且還在一定程度上對火力發電廠的工作效率產生了影響，急需改進和完善。還有一種自動化控制系統，是火力發電廠中現場總線技術，其控制網絡的組成是以火力發電廠中的工藝環節為依據的，同時結合了DAS模式這種主要硬接線的電氣控制系統，它通過現場總線就可以實現電氣線管信息的采集與控制。并且ECS可以通過通信網關向其他火力發電廠中的子系統，包括輸煤以及SIS等輔助車間系統傳遞電氣相關信息。這種電氣控制系統不僅在各個大型火力發電廠中的自動化系統以及控制層中廣泛利用并取得了較好的效果，還被應用于變電站、水電站中，得到了廣泛的推廣和應用，但是它也存在缺陷，在管理故障中會呈現出自身的局限性，同時在現場間隔層中通信網絡會出現節電有限的情況，導致傳輸效率低下，并且網絡拓撲結構不合理。

1.2以太網技術在電子自動化控制系統中的運用

微電子技術的發展幫助了電氣綜合保護與測試設備功能的完善，使它擁有了眾多功能，例如基于交流收集信息的保護與濾波、測量以及通訊等，這些測試功能都和以太網技術關系密切。以太網具有成本低、容量大、傳輸速度快等眾多優點，這些優點正好可以彌補以往傳統的控制系統中的不足之處，所以火力發電廠中必定會更加廣泛的運用以太網技術。一般來講在火力發電廠中的自動控制是由通信方法輸入進DCS系統中實現的，而通過在現場的占空層與間隔層中間設置工業以太網，就可以實現雙光纖模式的以太網通訊，對于控制系統的傳輸效率有一定的提升。現如今大部分的火力發電廠都已經采用了以太網技術并實現了自動化控制，其體系結構如圖二所示，在經過長時間的發展后，以太網電氣自動控制技術也發展的越來越成熟，將傳感、采集和執行形成了一個整體的深層次的控制，這種配置結構具有眾多優點，它實現了DCS和ECS之間的融合，降低了投資成本的同時實現了系統自動化。

2火力發電廠自動化控制系統的運用

對于火力發電場中的自動化控制系統，除了要進行改革、創新和完善以外，還要將現代化技術運用其中。大部分火力發電廠中的自動化控制系統在實踐操作的時候，都十分重視機電一體化，并且自動化控制系統對于保證火電機組的安全以及高效運行有著重要意義。另外科學技術的快速發展催生了多種自動檢測設備，例如火焰圖像檢測器、光纖傳感器以及軟技術測量等，也使自動化控制層面獲得了諸如MAYLAB仿真、智能控制等新型技術的支持，實現了由機器代替人工的目的，更好地保證設備安全運行。

2.1自動化控制系統中應用自動化控制技術與設施

由于火力發電廠中熱量控制目標數學模型十分的復雜并且難以測量，使得眾多學者繼續深入研究智能控制方面，目前我國的火力發電廠中的自動控制系統一般是模糊控制和專家系統。火力發電廠對于安全的要求是非常高的，所以通常來說自動化生產的工作人員以及控制系統的分析和研究人員也無法進行實地操作，通常是依靠仿真系統來進行訓練，容易造成投資成本、安裝費用和維修費用超標的情況。MATLAB軟件可以通過提升大中型火力發電廠機組熱工的自動控制系統，來實現調試速度的提升，更好地推進火力發電廠中自動化控制系統的控制優化過程。

2.2自動化系統中運用自動檢測技術和設備

以往的光纖傳感器中包含的是半導體光纖式溫度計，這種儀器通常是用來測量超高變壓器中的熱點溫度的，由于變壓器的線圈中過熱的溫度很容易造成最熱電絕緣老化，情況不嚴重時僅僅是變壓器損壞，情況嚴重時可能會因此產生重大的事故。所以通過運用現代化的新型技術，可以提高變壓器的使用率和經濟效益，使其得到更充分的運用并且在最佳狀態下運行，這不僅保障了變壓器的安全，還為系統中其他設備順利工作提供了保障，這也是自動化的重要步驟之一。

2.3火電廠中輔網一體化控制系統

為了能夠更好地控制水、煤、灰，火電廠多會使用DCD與PLC一體化I/O集控組網系統，來將區域分散控制和總集控室配合使用，有效地調節水、煤、灰的控制和使用。同時伴隨著科技的發展，火力發電廠中也投入了眾多輔助系統來幫助提升工作效率，例如水質監控系統、煤質監控系統、燃煤摻燒智能系統等。

結束語：

現階段DCS系統正在發展中，一方面是技術深度方面的發展，DCS系統正在逐步變得更智能，同時還引進了眾多自適應和自學習的控制方法，例如模擬生物視覺、聽覺和觸覺，依靠自動對比圖像和文字、自動識別語言來進行進一步的感知信息推理；另一方面是廣度，也就是逐步變為大系統以及管理控制一體化，同時由單一的過程和對象進行的傳統局部控制轉向整個工廠或者單位來進行發展，甚至可以對那些大規模的復雜系統進行綜合控制，例如生態平衡、環境保護、國土利用等。綜上所述，在火力發電廠中運用自動化控制技術和設備，既能達到節約能源的目的，還可以提升其運行效率，更好地為我國人民提供高質量的電能。

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