電力企業電氣自動化技術的應用及創新

閆榮芝

【摘要】目前，電氣自動化技術已經在火力發電系統中得到了廣泛的應用，其利用自身特有的信息化和網絡化系統優勢，不僅促進了發電廠電氣信息的廣泛應用，也提高了發電廠的自動化運行水平，增強了電氣控制的安全性和可靠性。

【關鍵詞】電力企業；電氣自動化技術；應用創新

前言

電氣工程是現代工業發展的關鍵領域，隨著科技的不斷更新和發展，電氣工程及其自動化的技術平臺逐漸形成了獨立的系統。電氣工程技術經歷了從電磁學理論的建立到新技術革命時期電氣工程技術學科的形成這樣一個形成與發展的過程。這種系統正逐漸邁向快捷，方便的方向發展。它為我國的工業發展節約了成本，提高了效率。而且，電氣工程還逐漸涉足商業領域，為商業間的交流與傳輸提供越來越多的滿足。我國作為工業為主導的社會，只有大力發展工業才能促進我國經濟的飛速發展。

一、電氣自動化技術在火力發電中的發展現狀

電氣自動化系統的快速發展為火力發電廠的數據收集和信息利用開辟了新的道路。火力發電中的電氣自動化系統出了能夠采樣測量和保護監控之外，借助計算機和網絡技術實現了更多層次的利用。控制層、間隔層和通信層是電氣自動化系統的幾個主要部分，他們利用分布分層的方式對整個系統實行監視和控制。各層具有相對獨立性，下層的功能不需要上層設備和網絡的支持。電氣自動化系統的核心部分是控制層，主要是實現監視的目的。對系統數據實行采集、控制和整理，在上層主站系統的支持下，能夠將系統間隔層和各站點之間的數據通信聯系起來，達到上通下達的目的，以完成監視和控制的任務。至于電氣自動化系統的間隔層，則是由保護見恐慌只和智能設備兩大部分組成，與系統上層之間的數據通信是通過網絡和接口的方式完成的。

二、電氣自動化技術在火電廠常規控制與設備保護中的應用

火電生產的操作流程大型綜合化且集成度高，因此，把握好常規生產的控制和電力保護是火電廠的工作重點。

1、電氣自動化技術在常規控制中的應用

火電廠的生產設備數量多、規模大，彼此之間的協調運行十分關鍵，一旦處理不當將造成巨額損失。因此，生產計劃的制定、設備的運行控制是火電廠運行的重點和難點。火電廠應用電氣自動化技術科學組合發電機組、汽輪機設備及鍋爐機組，并對其進行集中控制，不僅能提升運行效率，還可加強對設備的安全保護。更重要的是，電氣自動化技術的應用帶來了電力生產的自動化，使其擺脫了過去依靠人員控制設備的管理模式，這不但減少了人為操作設備的失誤次數，維護了設備和操作者的人身安全，而且在很大程度上降低了電力生產的難度，提高了電能產量。此外，電氣自動化技術對設備的故障檢測、診斷也起著關鍵作用。電氣工作人員可以通過計算機網絡實現實時監控，從而及時分析、診斷火電廠內設備的運行狀況，隨時給出指令，處理系統內出現的小故障，并對各項指標進行監測，判斷異常情況。

2、電氣自動化技術在電力保護中的應用

電力保護是火電廠安全生產的必備條件，也是維持可持續生產的關鍵因素。火電廠在日常生產過程中會遇到各種異常情況，嚴重時甚至整個電力生產系統都無法啟動。電氣自動化技術結合單片機技術可以實現設備間的聯鎖保護，當系統檢測到異常情況時，會自動切斷電源，并中斷異常設備或操作系統的運行，以防止電壓過載給電力設備帶來損壞。繼電保護技術與計算機技術的結合可以建立自動化的控制模式來控制火電廠的繼電運行。繼電設備自動保護主要依據電氣參量和熱力參量的限值對設備的運行情況進行準確評估，并為火電生產提供保護回路。火電廠用到的電力保護裝置很多，包括機械的、電子的，還有鍋爐機組的防護門、汽輪機的保安器等。電氣自動化技術將這些保護裝置串聯搭配起來，使之按程序中的操作指令運行，從而避免其受其他電力設備干擾。

三、電氣自動化技術在火電廠的創新應用

1、智能化技術

智能控制是電氣自動化技術在火電廠中應用最多的一項技術，也是最為實用的一項技術。隨著計算機網絡技術的不斷發展和應用，現已實現了ECS系統控制，并逐漸取代了傳統的控制方式。在智能化技術廣泛應用的當今時代，火電廠正由計算機控制逐步向智能控制、智能管理方向轉變，這在ECS系統中主要表現為間隔層保護和測控裝置的獨立。系統控制單元將向著測控一體化、綜合智能網絡化的方向發展，今后生產的系統控制單元將直接面向一次設備或機組，除了實現現有的監控功能外，還將實現站控層的互聯、誤操作的防護、狀態信息的記錄等功能。站控層將具備SCADA功能，并實現運行管理的全面自動化。主站將采用先進的數據采集技術，可對歷史數據進行分析，并預測出近期的設備狀態。其在功能上可分為內外2部分，對外功能是給DCS和SIS等其他系統提供數據，實現機組優化控制和優化管理等綜合智能控制；對內功能包括間隔層裝置的監控管理、自動抄表、設備管理、定值管理、故障信息管理、設備在線診斷和小電流接地選線等。

2、工業化以太網技術

工業化以太網技術以其傳輸速率快、容量大、成本低而被廣泛利用，現在的工業以太網已從辦公商業領域進入了工業領域。國外大型電力設備廠商都推出了嵌入式以太網設備監控系統，因此，以太網將成為火力發電廠電氣自動化系統發展的方向。火電廠應用以太網技術來實現數據交換，并利用網絡結構帶動電氣自動化系統功能的實現。優秀的網絡結構對實現火電廠電氣自動化非常有利，其可以對廠內設備的數據實施監督，達到有效控制的目的。除此之外，電廠的技術管理人員還可將監控系統、辦公系統、設備操作系統規劃成一個網絡結構，通過以太網實現整個系統的數據交換通信，并在整個網絡系統中集成數據管理、操控編程等功能，實現全集成自動化。全集成自動化技術依托于工業以太網技術來實現數據的交換通信，在實際運行中，技術管理人員即使在辦公室，也可實時監控整個網絡結構中所有系統的運行情況。隨著以太網技術的不斷成熟，火電廠生產的自動化程度將會越來越高。

3、變換器電路技術

變換器能將信源發出的信息按一定的目的進行變換。當前，電子元件更新速度很快，變換器電路也在不斷推陳出新。早期的變換器多采用晶閘管為基體，交流變頻采用一直一交方式。二代電氣元件更多地應用了PWM 變換器，這使得高次諧波轉換、轉矩脈動抑制等都能夠輕易地實現，但這種變換器有一個缺陷，就是會產生噪聲和振動，而消除噪聲的辦法是提高變換器頻率，但這樣會對變換器及其他原件造成損耗。諧振直流環節逆變器可把逆變器配置在高頻振蕩的諧振回路上，使其在零電壓或零電流下實現轉換，并且幾乎對開關沒有損耗。如果在較高功率上對逆變器進行集成，不僅可以減小元件尺寸，還可降低成本。因此，憑借其優良的性能和簡約的風格，諧振直流環節逆變器定然會有極好的發展前景。

結束語

總之，電氣自動化技術對于火力發電有著舉足輕重的作用。雖然目前的火力發電廠廣泛的使用電氣自動化系統，而且在這方面也有了自己的一些新的和經驗，但是仍然有許多的不足之處，提升空間也很大，在對電網的統一運行和管理方面，完善監控模式，提高系統的性能和效率，讓控制盒監管自動化水平提升，減少火電廠的成本是未來的火電廠發展方向也是電氣自動化技術在火力發電中的創新作用。

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