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

趙鈺

摘要：隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)的測(cè)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(dòng)化系統(tǒng)在控制方面得到了很大進(jìn)步。

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

1 引言

在社會(huì)發(fā)展推動(dòng)下，發(fā)電廠規(guī)模越來(lái)越大，容量不斷增加，同時(shí)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于蓬勃發(fā)展的重要時(shí)期，無(wú)論是各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)，還是人們的日常生活對(duì)電能有著較大的依賴，無(wú)疑給電廠運(yùn)營(yíng)水平提出更高要求.因此，我國(guó)在發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方面研究投入大量的財(cái)力、人力支持，取得了卓越成效.當(dāng)前，電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，提高了發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)質(zhì)量及服務(wù)水平，對(duì)其進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

在發(fā)電廠中，電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要作用是結(jié)合智能儀器，相關(guān)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，工作人員的熱能工程知識(shí)，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(guò)檢測(cè)、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(jìn)行。通過(guò)對(duì)電廠鍋爐以及相關(guān)的機(jī)組設(shè)備的自動(dòng)化控制，使設(shè)備可以自主調(diào)整自身運(yùn)行速度，適應(yīng)不斷變化的實(shí)際情況，進(jìn)而降低生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患，確保生產(chǎn)的安全進(jìn)行。

對(duì)于絕大多數(shù)電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)而言，其組成部分主要包括測(cè)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(cè)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(guò)智能計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作和控制，其核心就是計(jì)算機(jī)的相應(yīng)操作系統(tǒng)。對(duì)于火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)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(duì)的高溫、高壓、易燃等種種不利因素的考驗(yàn)。

電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的組成還包括了自動(dòng)檢測(cè)、順序控制以及系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)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。

3 發(fā)電廠電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一種情況通常叫做頻率的一次調(diào)整控制;第二種情況稱為頻率的二次調(diào)整控制;而第三種則稱為頻率的三次調(diào)整。這三種調(diào)整控制頻率的方式是有差別的。由調(diào)速器實(shí)現(xiàn)調(diào)頻以控制發(fā)電機(jī)組的輸出功率，其響應(yīng)速度較快，可適應(yīng)小負(fù)荷短時(shí)間的波動(dòng);對(duì)周期在10s至多2～3min以內(nèi)而幅度變化較大的負(fù)荷，已經(jīng)不能由調(diào)速器本身的調(diào)頻特性來(lái)進(jìn)行調(diào)整控制，就需要由電力系統(tǒng)控制中心，根據(jù)系統(tǒng)的頻率以及與其他地區(qū)相連的輸電線上的功率的偏移程度，啟動(dòng)AGC來(lái)進(jìn)行控制負(fù)荷;對(duì)于周期在三分鐘以上的負(fù)荷波動(dòng)，可以根據(jù)以往實(shí)測(cè)的負(fù)荷變化情況（即所謂的負(fù)荷曲線）和預(yù)測(cè)幾分鐘后總負(fù)荷變化趨勢(shì)，由計(jì)算機(jī)算出發(fā)電機(jī)組最經(jīng)濟(jì)的輸出功率，然后發(fā)出控制命令到各發(fā)電廠進(jìn)行調(diào)整，即按經(jīng)濟(jì)調(diào)度實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分配控制。

AGC是以控制調(diào)整發(fā)電機(jī)組輸出功率來(lái)適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)的反饋控制。電力系統(tǒng)中功率的不平衡將導(dǎo)致頻率的偏移，所以電網(wǎng)的頻率可以作為控制發(fā)電機(jī)輸出功率的一個(gè)信息。發(fā)電機(jī)組上的調(diào)速器能根據(jù)電力系統(tǒng)頻率變化自動(dòng)地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出功率，所以在某種意義上講也具有自動(dòng)發(fā)電控制的功能，但通常不稱為自動(dòng)發(fā)電控制。這里指的AGC是一種控制性能比較完善和作用較好的發(fā)電機(jī)輸出功率的自動(dòng)控制。它利用電子計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時(shí)也稱為AGC系統(tǒng)。

最簡(jiǎn)單的AGC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它是具有一臺(tái)發(fā)電機(jī)組和聯(lián)絡(luò)線的AGC系統(tǒng)。自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)具有四個(gè)基本任務(wù)和目標(biāo)：使全系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)輸出功率和總負(fù)荷功率相匹配;將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)整控制到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值;控制區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計(jì)劃值相等，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域內(nèi)有功功率和負(fù)荷功率的平衡;在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)各發(fā)電廠之間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。

自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)包括兩大部分：一是負(fù)荷分配器;根據(jù)電力系統(tǒng)頻率和其他有關(guān)測(cè)量信號(hào)，按照一定的調(diào)節(jié)控制準(zhǔn)則確定各發(fā)電機(jī)組的最佳設(shè)定輸出功率。二是發(fā)電機(jī)組控制器根據(jù)負(fù)荷分配器所確定的各發(fā)電機(jī)組最佳輸出功率，控制調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性，使發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)額定頻率下所發(fā)出的實(shí)際功率與設(shè)定的輸出功率相一致。自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)中的負(fù)荷分配器是根據(jù)所測(cè)量的發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出功率和頻率偏差等信號(hào)按照一定的準(zhǔn)則分配各臺(tái)發(fā)電機(jī)組輸出功率。

4 在發(fā)電廠設(shè)備保護(hù)中的應(yīng)用

4.1 連鎖保護(hù)

發(fā)電廠在日常的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到各種意想不到的事故及問(wèn)題，進(jìn)而造成電力系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行正常的作業(yè)及工作。而在其中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，就可以有效地對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行連鎖保護(hù)。在此情況之下，其設(shè)備一旦發(fā)生異常情況，就能夠自動(dòng)、及時(shí)地切斷跳閘，進(jìn)而就可以有效地阻斷發(fā)生故障的系統(tǒng)及設(shè)備，防止電力系統(tǒng)及相關(guān)的電氣設(shè)備受到不必要的牽連而造成更多的損失。

4.2 繼電保護(hù)

發(fā)電廠中的計(jì)算機(jī)設(shè)備是與繼電器直接相連的，由此就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化控制及操作，進(jìn)而對(duì)發(fā)電廠的繼電運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)整。其繼電器的自動(dòng)化保護(hù)工作主要就是依據(jù)其設(shè)備中電氣參量和熱工參數(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與限制從而對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)，構(gòu)成一個(gè)保護(hù)的回路狀態(tài)。

4.3 裝置保護(hù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電廠在生產(chǎn)的過(guò)程中所接觸與涉及的設(shè)備越來(lái)越多，其中不僅包括傳統(tǒng)的機(jī)械化設(shè)備，同時(shí)還包括現(xiàn)代化的電氣設(shè)備。而電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用可以將電力裝置有效、協(xié)調(diào)地進(jìn)行搭配，由此就可以讓電廠保護(hù)設(shè)備依據(jù)相關(guān)的指令及程序進(jìn)行有效的運(yùn)行，進(jìn)而防止電力設(shè)備受到外界干擾，產(chǎn)生故障或者問(wèn)題。

4.4 防雷保護(hù)

在發(fā)電廠中應(yīng)用自動(dòng)化的運(yùn)行模式，能夠?qū)ο嚓P(guān)的電氣設(shè)備增加相對(duì)應(yīng)的保護(hù)與控制的措施及方式。通常情況下，都會(huì)通過(guò)增加防雷器來(lái)加強(qiáng)發(fā)電廠在日常運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備抵抗雷擊的能力，能夠有效避免其設(shè)備產(chǎn)生不必要的損失。

5 結(jié)語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)下，發(fā)電廠的電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為一種發(fā)展的方向與趨勢(shì)，做好電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)能夠有效提升發(fā)電廠的運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，應(yīng)用電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)還能夠有效地減少相關(guān)資源的消耗，進(jìn)而降低發(fā)電廠的運(yùn)行成本，提升其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的地位。

參考文獻(xiàn)：

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