探析電氣工程及其自動化技術在發電廠的應用

孫孝文

（陜西煤業化工集團有限責任公司，陜西西安 710000）

0 引言

人們對于新型能源的需求，使得各種自動化、智能化技術逐漸應用于各種電氣工程項目中。在發電廠發電運行環節，有效利用電氣工程及其自動化技術，能夠實現發電項目管理效率質的飛躍，充分激發發電廠運行管理潛力。英、美等發達國家，每年都會投入大量資金進行電氣工程及其自動化技術研究，而我國在這方面的科研起步較晚，雖然取得一定成果，但同世界頂級水平仍有一定差距。

1 電氣工程及其自動化技術概念介紹

電氣工程是指將電子、光子相關的現代信息工程，而電氣工程及其自動化技術是指一切與電氣工程相關的網絡計算機應用領域，包括發電站、電網調度等項目，結合多領域在電氣工程建設工作方面的預期效果，切實提高電氣工程運行管理效率。實際應用環節，電氣工程及其自動化技術有著較強的實踐性，工作人員需要具備較為專業的知識應用背景，并且具備一定的訓練才能夠上崗就業。只有這樣，才能夠發揮其應用管理的時效性，有效加強電力電子技術與網絡通信技術、機電一體化等技術融合[1]。

2 電氣工程及其自動化技術在發電廠的應用現狀

科學技術水平的發展推動了電氣工程及其自動化技術應用水平的不斷提高，自動控制領域越來越廣闊，有效降低發電廠人工作業管理時存在的安全隱患。但這也對發電廠自動化技術水平有了更高要求，尤其在網絡安全、斷電保護等方面，更要注重區域網絡的安全性管理，提高網絡通信的保護措施。電氣工程及其自動化技術的應用范圍較廣，使得不同發電廠對于電器設備的選取參數及運行狀態要求不同，不同設備之間存在一定的兼容性問題，降低了電氣工程設備的二次利用率，增加成本支出。此外，電氣工程自動化技術的運作不可避免需要大量的能源支持，若沒有充足能源支撐，將無法實現其在發電廠作業中的正常工作狀態，因此，如何在設計環節完成電氣設備及其自動化節能應用，是一個重要研究項目。

3 電氣工程及其自動化技術在發電廠的應用措施

3.1 構建通用網絡服務

發電廠自動化控制環節，通用性網絡結構是一種重要的運行服務項目，實現通用性網絡結構優化能夠有效提高發電廠運行效率，從而構建發電廠最優化管理模式，實現發電廠自動化運行目標。電氣系統自動化技術的應用，能夠在發電廠日常工作環節完成數據采集分析工作，可以在不同自動化設備之間設置隔離棒，用來實時采集相關組件信息數據，如系統模擬、開關控制、脈沖調劑等項目，都屬于這個處理范疇。傳統自動化技術在發電廠發電應用環節，要求系統在完成DCS相關要求的同時，對相關控制問題進行優化處理，這就造成發電廠自動化系統與DCS系統之間的部分硬接線效果較差，無法保證后期控制管理效果。而通用性網絡服務管理模式的應用，可以借助多層連鎖報警的方式，實現發電廠自動化控制，從而實現連鎖跳機的保護作用，有效控制機體波動性。借助發達的網絡通信技術設備，在不同部門之間創建較為高效的信息傳遞渠道，保證上級系統的所有指令都能被傳送到每一個分機系統中，并進行相應的分析處理。電氣工程及其自動化技術在發電廠中的應用，能夠很好地對設備進行保護，提供相應的系統化保障服務，保證發電廠正常運行，提高整體項目的安全性。

3.2 實現動態無功補償

動態無功補償模式又被稱為靜止同步補償器，如圖1所示，其補償效果是早期的電容器、同步調相機無法媲美的，具有較高的補償效率。電氣工程及其自動化技術在發電廠的應用過程中，能夠建立并保障網絡通信系統的工作穩定性，有效延長發電廠的使用壽命。其核心技術主要分為靜止無功補償器（Static Var Compensator，SVC），如圖 2所示，和靜止無功發生器（Static Var Generator，SVG）兩種裝置，但近年來SVG技術的不斷發展，使其逐漸取代了SVC的市場地位。借助計算機系統軟件實現發電廠設備聯網管理需求，克服不同廠商設備之間的兼容性調節問題，在實際工作中，動態無功補償模式可以根據發電廠電壓調節需要，控制調節速度及精度要求。以SVG為例，其動態無功補償原理是通過改變發電廠的電壓，通過系統指令進行發電廠機械設備運作方式的控制效果，實現電壓增幅的變化，完成無功功率的使用目的。

圖1 動態無功補償設備

圖2 靜止無功補償器

雖然現階段沒有對所有發電廠進行強制性全容量SVG要求，但要自覺加裝動態無功補償設備，隨著發電廠作業過程中電氣工程及其自動化技術的應用普及，逐漸加強對電網動態無功補償必要性的深入認識和規范修訂，未來安裝SVG可能成為大型并網建設必然要求。應用SVG中的同步鎖相、蓄電池以及SPWM等技術，保證發電廠電氣工程及其自動化技術管理工作中，負荷轉移工作的順利完成，并具備一定的預警故障診斷功能。一旦發電自動化設備之間的連接出現間隙，此時可以使用中壓配電的模式，大幅提高電氣工程內內動態無功補償控制力度，保證發電工作效率[2]。

3.3 電網自動調度應用

電網自動調度應用主要針對發電廠運行過程中的各個環節的管理和控制，電氣工程及其自動化技術的合理應用，是現代發電廠發展的重要方向，在進行發電廠自動化改革研究工作中，不能忽視其自動調度的管理作用。電網調度作為發電廠自動化應用中的常規工程，其任務完成條件是具備一臺將所有電子設備進行連接的高效處理計算機，并配備相應的網絡處理條件，例如，一臺大顯示屏能夠有效提高發電廠電網調度服務器處理效率。在這種工作環境下，傳統的人工調度模式將會被自動化調度模式取代，結合發電系統中的網絡處理，實現發電廠與調度中心之間的需求合理分配，從而實現電網自動調度功能。作為電器工程項目中的重要一環，電網自動調度能夠對所有發電廠運行設備進行控制，同電氣工程運行質量有著重要關系，逐漸擺脫人工作業束縛。強調發電廠相關數據的自動化整合及自動化收集，并將相關數據進行有效調度，從而適應發電市場發展需求。

3.4 革新發電廠保護手段

常規發電廠的系統控制方法都是相互連接的，在這種管理模式下，發電廠報警系統只能夠在設備鎖定時才能被觸發，并且需要超過相應時間限制條件才能夠發揮作用。由此可見，這種傳統發電廠控制裝置的應用空間極其有限，不能夠進行復雜情況的報警工作處理，無法進行有效的故障處理。在《大型風電場并網設計技術規范（NB/T 31003—2011）》中對于發電廠電壓范圍有著明確要求：并網點電壓要在額定電壓-4%～+8%之間，若不處于這個區間內，則無法保證發電廠的發電調節效率。而電氣工程及其自動化技術在發電廠的應用，能夠有效控制整個發電系統的誤差，有效提高發電廠電氣性能，完成機器設備、發電火爐、控制電源等系統項目的綜合控制。在這種控制模式下，能夠幫助發電廠收集所有電器設備使用數據，包含電壓變化、電量輸出、有功功率浮動變化等，及時對相關發電信息進行處理，并制定相應的應對措施[3]。

4 結論

電氣工程及其自動化技術的應用，有利于實現發電廠作業標準統一，可以通過建立電氣工程自動化模型等方式，加強對發電廠內部設備的控制管理。打破傳統發電管理模式下的發展禁錮，體現了現代科學技術發展的重要意義，實現自動化技術的進一步升級創新。確保電力系統工程的安全、穩定運行，有效控制資源的利用效率，減少資源的浪費，降低人力資源和時間成本的投入，將產生的經濟效益用于提高發電廠工業技術競爭力，提高經濟利潤。