淺析電氣自動化技術在火力發電中的應用發展

賈曉娜

摘 要：火力發電中的電氣自動化系統，是發電廠電氣自動化領域近幾年來新型的熱點與焦點，其側重于對火力發電廠電氣系統的自動化監控，實現對發電廠內部用電中低壓電氣系統的保護、控制和分析等。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：電氣自動化技術；火力發電；創新；應用

1 引言

隨著電氣自動化技術的快速發展和在火力發電中的應用，其運用電氣自動化技術在最大限度地挖掘機組潛力，實現火力發電廠機、爐、電的一體化運行監控，加強火電發電運行和管理，提高工作效率和自動化水平，降低成本造價以及提高火力發電廠的競爭能力等方面取得了顯著的成果。

2 電氣自動化系統在火力發電中運用的現狀

2.1 火電廠自動化控制系統的組成

火電廠自動化控制系統包括有發電廠電氣自動化和機爐熱工自動化兩大系統。但是由于火電廠過程控制的復雜性，機爐熱工自動化系統內就含有多個復雜控制的子系統，每一個子系統都是相對獨立的DCS/FCS系統。例如單元機組協調控制系統、爐膛安全監控系統、數字電液控制系統、汽輪機監測儀表系統等；而發電廠電氣自動化系統包括有發電廠電氣監控系統和發電廠網控自動化系統（NCS），這兩個子系統也是相對獨立的DCS/FCS系統。發電廠電氣監控系統包括發電機組監控系統（一臺發電機組配一套監控系統）和公共部分系統。每套發電機組監控子系統相應配置有發變組保護、濾波、同期、勵磁、直流、UPS等保護測控裝置。公共部分有高壓和低壓廠用電保護測控裝置及廠用電快切換裝置等。另外，ECS和機爐DCS監控系統分別通過網關與SIS廠控級相連。

2.2 傳統DCS技術應用于廠用電氣自動化系統時存在的問題

（1）因為ECS納入DCS后，控制系統的輸出點與AC220V、AC380V電壓串入DCS系統中，就會可能燒壞大批弱電設備。因此需要設計人員在設計中充分考慮到強、弱電的隔離問題。同樣的，在施工過程中，施工人員也要注意這個問題，避免燒壞設備。

（2）DCS控制軟件在用戶權限、權限分級可以做得很細致、到位，但是在操作監護上缺乏足夠的認識，需要在設計聯絡會上明確提出：要求DCS廠家必須具備ECS操作時所必須的由監護人員確認的程序。

（3）目前主流DCS控制程序的掃描周期在100—200ms左右，達不到電氣保護動作、高壓廠用電快切、通氣和勵磁調節的要求，所以ECS納入DCS控制后，必須保留繼電保護裝置、高壓廠用電快切裝置、勵磁調節裝置和自動同期裝置等，確保這些功能的準確性、可靠性和靈敏性。

3 創新電氣自動化技術在火力發電中的系統配置

電氣自動化技術在火力發電中的系統配置主要可以分為以下三種形式：集中監控方式、遠程智能方式和現場總線控制系統（FCS）方式。

3.1 集中監控方式

集中方式。是將電氣的各饋線在現場設置現場設備接口，通過硬接線電纜與集控室通道相連，經處理后進人DCS組態，實現DCS對全廠電氣沒備的監控。這種監控方式優點是速度對應快、運行維護好、監控站的防護等級低，從而使DCS的造價下降，但由于電氣設備全部進入DCS監控，隨著監控對象的大量增加使DCS主機冗余的下降，電纜數量巨大，控制樓面積大，長距離電纜引進的干擾可能影響DCS的可靠性。

3.2 遠程智能方式

遠程智能方式是在數據采集較集中且離控制室較遠的現場設立遠程采集柜（即現場轉換機柜），現場設備信號通過硬接線電纜與加采集柜相連，加采集柜與控制室DCS控制器主機柜通過光纖或雙絞線。遠程具有節省大量電纜、節省安裝費用、節省控制樓面積、可靠性高等優點，智能化遠程還可完成數據處理、自檢、自校正等功能。但卡件、模擬量卡件及電量變送器還是不能減少。

3.3 現場總線控制系統方式

現場總線是當今3c技術，即通信、計算機、控制技術發展的結合，是信息技術、網絡技術發展到控制領域和現場的體現。現場總線廢棄了DCS的控制站及其輸人/輸出單元，從根本上改變了DCS集中與分散相結合的集散控制系統體系，通過將控制功能高度分散到現場設備這一途徑，實現了徹底的分散控制。

4 創新電氣自動化技術在火力發電中的應用

4.1 統一單元爐機組

創新電氣自動化技術在火力發電中的應用，實現由機、電控制一體化向火力發電廠機、爐、電一體化的單元制運行監控方式轉化。這樣，火力發電廠中集散控制系統可以通過機、爐、電單元制的運行方式對整個火電機組的所有運行參數和狀態信息進行匯總和分析，最大限度地挖掘火電機組潛力，并發揮其自身特有的控制功能，最大限度地縮小控制室，實現對監控系統的簡化，也就能夠最大可能地降低成本造價{同時，統一單元爐機組也便于火力發電中電廠信息管理系統的信息采集，從而加強火電電網的統一運行和管理，完成中調AGC的相關指令和要求，提高電網的工作效率，使其保持在最經濟和最佳的運行狀態。因此，統一單元爐機組有利于提高火電機組的監控水平和自動化水平。

4.2 創新控制保護手段

一般來說，在傳統的火力發電中所采用的系統控制和保護手段為報警和連鎖，僅僅只能實現超限報警以及聯鎖跳機的波動性控制和保護。而通過創新電氣自動化技術，可以通過采用計算機的控制保護技術，實現對電氣自動化系統的運營檢測和故障診斷等，從而提前發現火電設備的系統隱患，并改變控制和保護策略，采取諸如系統冗余等一些主動性控制和保護措施，對系統故障的范圍進行自動控制，防患于未然，保證電氣自動化系統能夠繼續保持運行狀態。另外，也可以使實現電氣自動化系統設備從預防維護的被動和事故后維修轉化為預防維護的預知和設備維修的同時進行。

4.3 實現電氣全通信控制

從目前的情況來看，火力發電廠的電氣自動化系統還無法滿足集散控制系統通過電氣自動化系統實現電氣全通信控制的方式，其通信速度和系統可靠性還存在著一定的距離，電氣自動化系統和集散控制系統之間還存留了一部分的硬接線。要實現電氣全通信控制模式，就必須處理好熱工工藝連鎖的問題，提高電氣后臺系統的實際應用水平，豐富當前初級階段的基本運行監視功能，實質性地提高電氣自動化系統的控制邏輯、控制水平、自動化水平和運行管理水平。

5 結束語

電氣自動化技術在火力發電中能夠發揮非常重要的作用。當前火力發電廠在電氣自動化系統的應用方面也取得了較大的進步，最大限度地挖掘了火電機組的工作潛力，實現火力發電廠中機、爐、電一體化的單元制運行監控模式，加強了火力發電廠中電網的統一運行和管理，提高了系統工作效率、控制水平和自動化水平，降低了火電廠的成本造價，提高了火力發電廠的市場競爭能力。

參考文獻：

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