電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用研究

尚爾發

（內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責任公司電力分公司，內蒙古通遼 029300）

火力發電廠對電力資源生產做出了重要貢獻，然而，隨著時代的發展與科技的進步，傳統發電技術已經無法滿足火力發電工作的安全化與高效化需求。對此，需要將電氣自動化技術應用于火力發電工作，以便于創新傳統火力發電模式，及時消除各種隱患，實現火力發電安全化與高效化。

1 引入自動化安全管理技術

實現電氣自動化技術在火力發電的創新與應用，首先要充分引入自動化安全管理技術，以此確保火力發電的安全化、高效化與自動化。在火力發電系統建設中，應注意優化電力系統故障自動處理功能，以便于及時發現和修復故障，避免系統設備故障影響擴大。這一工作要求當電力自動化系統設備出現故障后，自動化處理裝置不僅能立刻發出故障報警信號，而且能夠發揮指導控制、處理、調節與限制功能，對所產生的故障進行一定的控制，避免故障擴大，使系統設備處于相對安全的狀態，避免出現重大災害。從整體結構來看，優化電力自動化系統設備故障自動處理功能，必須在前期按照標準要求做好各種組織設備的安全保護工作，為其配以自動保護裝置，根據系統設備安全運行參數，不斷改善主要設備與廠房裝備的保護方案，植入正確的邏輯數據，當設備出現故障后，由邏輯數據指揮跳閘或者停機，避免故障進一步擴大。

其次，管理人員應注意做好三項安全保護工作：（1）全面做好機組過速保護動作，這樣能夠使電力自動化系統設備在緊急關閉系統的過程中，立刻聯合主設備關閉進閥門，切斷出現故障的設備，以免影響其他設備的安全運行。同時，迅速關閉故障系統以免加速故障面積，并確保在電源消失的時候使電力系統機組設備處于相對安全的狀態。（2）做好機組配置振動保護工作，改善其裝置系統。從安全角度來看，振動保護出口應具備一級越限報警和二級超限停機的功能，及時啟動機械事故緊急停機流程。另外，要做好振動保護的監測工作，確保監測值在安全性指標以內。（3）做好機組調速系統、智能變電站主閥以及快速閘門的控制電源自動化保護措施，尤其是要做好失電情況下的保護工作，這樣能夠避免失電導致的機組失控損壞設備的問題出現。

2 創新火電廠通信保護模式

維護火電廠發電設備的安全運轉，全面監測設備運行信息，必須注重創新火電廠通信保護模式。在網絡時代，將物聯網系統與火電廠發電監控管理系統相結合，有助于準確獲取設備運行信息，并通過信息分析來了解是否存在安全隱患。物聯網層次結構主要分為3層，分別是應用層、網絡層和感知層。其中，應用層的主要功能是智能應用功能、環境監測功能、工業監控功能；網絡層的三大功能是信息識別功能、信息轉換功能和通信網絡功能；感知層具備傳感器技術功能和短距離傳輸網絡功能。在信息時代，全世界都在用物聯網技術來交流信息、完成各種通信活動。從技術集成角度來看，物聯網集成技術融合了信息感知技術、信息識別技術、信息傳遞技術、信息分析技術和信息測控技術等優勢。創新火電廠通信保護模式，在火電廠發電系統安全運行管理工作中全面應用物聯網技術可以在第一時間內感知發電工作的安全與否，及時將信息傳遞給安全管理總系統，并由總系統下達指令。

其次，必須構建完善的火力發電通信網。目前，大多數火力發電通信網主要聯接工具是各種計算機、數據庫與外部設備。而且，固定在某一范圍內的通信網能夠借助專用型數據電路或者數據通信網和數據通信網來實現和遠方局域網、處理中心和數據庫的有機連接，從而組建成大范圍的信息分析處理系統。從微觀層次來分析，火力發電通信網是由3種路由器、電信光纖、移動光纖、互聯網寬帶、3G聯通無線網絡組合而成。3種路由器分別是電信路由器、移動路由器和備份路由器。在火力發電通信網組合結構中，電信路由器借助電信光纖和火力發電自動化系統相連接；移動路由器則是經過移動光纖連接火力發電自動化管理平臺；備份路由器用于連接互聯網寬帶與3G聯通無線網絡。一般情況下，當火力發電通信網處于正常運轉狀態時，電信路由器會優先工作，移動路由器以及備份路由器屬于熱備份，當網絡出現故障后，路由器會自動切換，運行順序依次是電信線路、移動線路、VPN線路、聯通3G。從網絡功能來看，火力發電通信網的功能主要包括上傳工作數據、監測火力發電動態、實現資源共享、提供預警服務、維護和運行綜合辦公網絡。

此外，當前有不少火電廠賦予了總系統較為全面的安全管理功能。從基礎視角來看，執行火電站安全管理工作的系統平臺是應急管理系統，該系統主要是由地理信息系統、三維建模工具和數據庫系統組合而成。其中，地理信息系統（Geographic Information System，英文簡稱GIS）是一種存儲、分析、顯示和管理地理空間數據信息的軟件，該系統主要功能包括實現空間數據的可視化、存儲數據信息、做好空間分析等，將該系統應用于火電廠應急系統中能夠對火電廠安全運行實施全方位監測與分析，及時發現潛在的風險因素，尤其是核泄漏問題。三維建模工具sketchUp是一套3D繪圖軟件，能夠驅動火電廠應急系統構建完善的三維模型，并通過模型分析了解火電廠運行狀況。而且，sketchUp具備豐富的網絡模型資源，工作人員可以根據實際需求選擇直接調用、插入和修改三維模型。目前，火電廠應急系統主要包括3種數據庫——空間數據庫、模型數據庫和基礎數據庫，這3種數據庫功能各異，互相作用，從而能全面監測火電廠發電設備的運行狀況，判斷是否存在安全隱患問題。

另一方面，當前火力發電廠通信網絡的傳輸介質以光纖和雙絞線為主，因而，必須做好光纖和雙絞線的維護工作。火力發電通信網絡線路通常會隨著使用年限的增加而受到一定的磨損，出現老化現象，而且線路自身質量問題也會引發網絡故障。因此，必須定期維護網絡線路。其次，通信網計算機主機和交換機的連接網線兩側的水晶頭都有相對應的編號。通常編號就在水晶頭的附近，如果主機網絡出現故障，就必須立刻對水晶頭所對應編號的網絡線路實施檢測。據統計，網絡線路故障通常表現在4個方面：（1）插座中的水晶頭發生松脫。對此故障，應科學調整防脫彈片的安置角度，插好松動的水晶頭；（2）水晶頭有時因金屬接點被氧化和腐蝕會出現接觸不良問題，對此應重新更換水晶頭；（3）網絡接頭制作質量不達標導致接觸不良和線路不暢，對此應重新替換水晶頭，嚴格檢測網絡接頭制作質量；（4）網絡線路因使用時間較長會出現故障，對此，應替換優質網線。

此外，應注意處理好火力發電通信網絡軟硬件系統故障。一般來講，某一硬件設備發生故障，所采集的數據就難以確保準確性，甚至會引發數據丟失問題。通常，出現硬件故障問題，火力發電通信網絡系統會立刻發出預警信息。此時，必須立刻檢查硬件故障，分析原因，根據分析結果制定解決方案。軟件系統故障通常表現為軟件系統崩潰、卡殼和數據丟失，出現這些故障的主要原因是軟件系統老化或被病毒攻擊和破壞。當軟件系統出現故障后，火力發電通信網絡系統運行必然受到嚴重干擾，一旦軟件系統崩潰，通信網絡系統就被迫停止運轉。調查研究顯示，軟件系統故障通常集中于軟件數據庫中。因而，發生故障后，首先要堅持數據庫是否完善，及時修復數據漏洞。并且要定期更新和優化軟件系統，清除病毒，增強軟件抵御能力，排除一切威脅軟件系統安全的因素。

3 做好漏電保護工作

做好火電廠發電系統漏電保護工作，必須充分發揮漏電保護器的作用。秉承分級與分段型漏電保護原則，精選配電柜，準確核算最適宜的額定漏電動作參數。然后根據核算結果選用最佳配電箱與開關箱，將漏電動作電流控制在30mA以內，同時，漏電動作的時間不得大于0.1s。此外，技術人員必須正確組裝電線管，避免不當接頭，固定好接線盒與配電箱，并為其設計完善的保護層以起到防水、防銹和防腐作用。

其次，要在符合安全條件的前提下正確組裝高壓配電柜與變壓器，確保所有電氣設備能正常運轉。與此同時，要注重全面優化配電系統，依次組裝好總配電箱，緊接著，設置好各個分配電箱。然后，為所有分配電箱安裝開關箱。同時，將開關箱與用電設備相連接，注意確保連接點的安全質量。

再次，須著重優化高壓配電設備組合結構。當代高壓配電設備組合結構極為精密和復雜，重要設備包括配電設備、發電設備、變電設備、照明設備和各種備用電源。各設備及其部件組合關系非常緊密，控制高壓配電設備故障，必須著重優化整個高壓配電設備組合結構，做好所有設備與部件組裝工作，并定期檢查高壓配電設備。另一方面，必須全面做好高壓變頻設備故障維修工作。在具體工作中，首先要準確分析故障類型，采取針對性處理方法。如果通電開機后設備沒有反應，就說明變頻設備中可能存在插頭松動和熔斷絲被燒毀的問題，對此僅需要組裝好插頭或者更換元件。如果熔斷絲沒有故障，插頭并未松動，就說明可能有細小的金屬顆粒掉入電源進線之間，必須將其取出。如果變頻器的功率較大，轉機速度卻相對緩慢，就說明此時的頻率增益不合理，必須進行更改。此外，工作人員應堅持定期火電廠繼電設備的運行狀態，全面做好設備檢修工作，確保繼電設備的安全性能，同時，要定期查看繼電設備與其保護控制系統、預警系統、輔助設備系統和安全監測系統能否互相合作，及時修復設備故障，并對繼電設備進行全方位監控，如果發現設備存在異常，必須立刻進行質檢與維修。

4 結束語

綜上所述，全面實現電氣自動化技術在火力發電的創新與應用目標，必須充分引入自動化安全管理技術以確保火力發電的高效化與安全化；創新火電廠通信保護模式，推動物聯網系統與火電廠發電監控管理系統的有機結合，全方位收集系統運行信息；做好發電設備漏電保護工作，及時修復故障。