火力發電廠電氣工程自動化的應用策略

李思璐

（中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司節能環保分公司，河北石家莊 050000）

0.引言

電氣工程自動化技術形成于火電廠發展基礎上，也顯示著火電廠發展趨勢。實現火力發電廠自動化可以促進電力產業生產效率提高，并且有助于節約成本、提高經濟效益，因此，在實際生產中被廣泛推廣。

1.火力發電廠電氣工程自動化的應用特點和優勢

1.1 提高生產效率

加快開發、應用電氣工程自動化技術改善火電廠內部設備結構，不僅可以提高生產效率，還可降低損耗和浪費，保障企業生產經濟效益。同時生產作業環境得以改善，噪音污染減少，為職工提供更人性化的工作環境，降低了職業病的發病概率，對企業可持續發展也有著積極的意義。

1.2 加強對生產成本的控制

加快技術升級，使火力發電廠技術水平、科技含量提高，做好生產成本控制工作，降低能耗，保證經濟效益。可通過電氣自動化技術來解決此類問題，提高燃料利用率、降低熱能損耗、減少環境污染，從而有效控制火力發電廠生產成本，節約資源、保護環境。

1.3 改善勞動強度

火力發電廠往往建成年代較早，技術革新慢，整體技術和設備處于落后狀態，不僅資源浪費和環境污染嚴重，其工作強度大、工作環境惡劣，對員工身心健康不利。通過對技術的創新，火力發電廠可實現連續作業，降低員工工作強度，采用自動化和智能化技術手段，生產中可通過計算機平臺操控，人力成本也得以降低。應用創新科技成果彌補了傳統技術的不足，促進人力資源合理配置，對電廠改革發展意義重大。

1.4 資源整合下實現優勢互補

火力發電廠發電過程比較復雜，需要各部門相互配合因此耗費大量人力、物力和財力，在各部門積極配合、相互協作下才能順利完成生產任務。應用電氣工程自動化系統，實現火電廠生產一體化數控調度，有效解決了之前比較困難的維護問題，新員工培訓時間縮短，整體運行成本降低，各方面資源強化協調與配合，整體資源配置水平提升，提高了資源利用程度，電能產量顯著增強。

2.火力發電廠電氣控制系統存在問題

我國經濟和科技發展下，推動著電氣自動化控制技術進步，但在電廠過程中也存在不少問題，比如發電機組控制不協調、電廠控制系統落后、工作效率低。要實現火力發電廠高速運轉，需要從其當前存在的問題著手，解決發電廠電氣控制系統不足，以促進生產水平進步。

2.1 整體控制系統技術落后

在我國科技不斷發展過程中，火力發電廠還存在控制技術不夠先進的問題。當前單元機組控制室空間大，與世界先進水平相比，我國電廠控制系統結構設計落后，機組自動化功能水平低，缺乏完善控制系統和先進控制技術，使得機組運行效率低，需對其加大重視。

2.2 機組中控制不協調

在我國科技發展下，尤其是自動化技術的應用下，火力發電廠依然存在不少問題，比如機組中控制不協調。火力發電廠機組組成包含鍋爐、汽機和發電機等，而單元機組中這些設備與全長用電間控制水平不協調，很多電廠未實現單元機組中統一值班，其輔助車間和系統缺乏高水平自動化，無法與整個電廠自動化控制配合。機組各部分不協調下，導致其運作效率得不到提升，需盡快解決該問題[1]。

3.火力發電廠電氣工程自動化的應用功能

3.1 數據采集與處理

火力發電廠應用電氣工程自動化技術可以獲取生產過程中各項數據和信息，之后分析、整理、儲存。同時，系統中可設置間隔層裝柜，方便采集元器件數據、處理數據信息，然后將整理結果錄入數據系統中，在一定周期內便生成數據信息報表[2]。

3.2 人機交互

應用電氣工程自動化技術時，人機互動愈加頻繁，便于技術人員管理電氣工程自動化。同時，在應用自動化系統過程中，工作人員可以通過監控畫面，對發電機接線圖、電氣主接線圖、相關路線圖進行直接觀察，展示出具體的負荷曲線，方便高效管理各個系統。

3.3 實現閉鎖操作

應用閉鎖功能和閉鎖操作，主要是在隔離開關、接地刀閘和斷路器方面。在閉鎖操作中，管理員設置其權限，各級不同用戶的需求差異，全面性開展系統管理。

3.4 自我診斷與修復

火力發電廠電氣工程自動化技術具有較高的智能化程度，且科技發展下還會進一步完善其智能功能，以實現自我診斷與自我修復，自動性錄入系統中存在故障，進行波形比對和分析，通過線上數據查詢、修改保護定值，使系統更安全、穩定運行。同時，應用自動化技術，在計算機技術、網絡技術基礎上，提高信息共享效率，方便系統進行資源管理。

4.火力發電廠電氣工程自動化的具體應用策略

4.1 主體系統配置

首先是輸入與輸出模式，在該模式中對兩個接口采用電氣饋線連接，在設置現場將兩者通過硬件電纜、具有集散性的系統連接起來。以實時監控管理火力發電廠運行系統，這種方式有著較高的應用效率，且成本相對較低，但屬于中等監控水平，且增加監控對象后，會出現明顯的主機冗雜現象，對主機運行效率產生不良影響。因此，連接方式可選擇采取硬接線電纜、信號輸入與輸出的方式進行，在主機連接中常見光纖與采集柜連接的方式，加強了成本控制，系統還可發揮自我校正功能。

其次是現場總線監控，此模式集合了計算機技術、控制技術和通訊技術，在現場控制中應用各項技術，可以實現系統控制的全方位監控，并創新發展集散控制系統。

4.2 監控系統組成

4.2.1 站控層

站控層也被稱為主要控制層，可實時監管站內各項設備，并分析處理其中相關數據信息，進而生成數據報表。站控層上，會設置相應工程師，方便日常運行與維護，并記錄和解決故障。同時，該層上操作方式較多，比如靈活性強、數據傳輸率高的雙以太網和開放式網絡結構。

4.2.2 通訊層

該層采用新型的通訊技術管理設備數據，同時傳輸、優化數據，因此，其與站控層采用了以太網連接。火力發電廠應用電氣自動化技術對電力運行情況通過現場總控技術來保護，并可聯系通訊管理系統，第三方設備也可采取相應轉化方式，以實現網絡系統整體穩定運行。

4.2.3 間隔層

該層是多項智能設備連接組合而成的，在應用這些智能設備和裝置過程中，需要電力系統持續性維護，之后采集、分析與處理相關信息。間隔層具備強大的通訊功能，可以高效完成數據與信息間交換。

4.3 自動化具體應用

4.3.1 常規控制

在火力發電廠運行中，在常規控制中自動化也可發揮較強優勢，主要是對于發電機組、鍋爐和汽機等電力設備的集中控制，可以實現電力設備的有效協調。同時，也可就地控制電力系統中的次要設備，將其余重點設備和裝置進行有效連接。

4.3.2 設備保護

電廠運行中使用的電力設備較多，這些設備關系著電廠電能生產的順利進行，如果設備存在損壞和故障，則會影響到電能的穩定生產。在此情況下，當今電廠運行中需做好相關設備的保護工作。應用電氣工程自動化技術，有效結合計算機與電力設備，使其實現一體化與自動化，不僅可以降低操作人員勞動強度，還可有效保護設備。設備保護功能主要體現在以下方面，第一，聯鎖保護。電力系統運行中出現故障而無法正常運行，會將自動化聯鎖保護功能觸發動作，將閘門及時切斷，比如故障不斷擴大，進一步加強對設備的損害。第二，裝置保護。電力設備中電氣自動化技術會設置安全帽和保安器等裝置，以對設備中重點裝置進行保護，避免外界因素影響下損害其性能。第三，斷電保護。應用斷電保護可以對設備在相關參量限制的情況下表判斷運行情況，與設備保護回路結合發揮作用。第四，防雷保護。在防雷保護功能發揮下，可以增強設備抗雷擊性能。

4.3.3 工程通信控制

信息有效溝通需采取通信技術，火力發電廠運行中需積極完善其通信措施，提升電氣自動化水平可以更好地實現對電廠通信工作的控制、提高通信效率和后臺效率。同時需設置實時監測系統，在邏輯控制和監管效率方面，使電氣自動化更好地表現。

4.3.4 網絡服務控制

當今社會發展中要求電廠更好地實現可持續發展，要實現可持續發展目標需構建好網絡，有效提高內部管理水平，并收集自動化設備信息、監督其運行。在此過程中，電氣自動化技術需積極創新優化，在有效監控現場設備的過程中，可以向電廠管理層傳遞相關信息，實現自動化和集成化服務控制目標。

4.3.5 一體化單元爐在當前電氣自動化發展中，實現了單元爐機組的一體化控制，新的控制方式可以將爐、電等單元的運行信息與參數進行匯總、分析，在機組潛能充分發揮下，縮小了控制室體系，監控系統簡化基礎上，機組投入成本得以降低，可更好地采集電廠信息，在電網統一管理下，工作效率和水平大大提升。

5.火力發電廠電氣工程自動化的應用創新策略

5.1 應用智能化技術

提升技術創新能力與創新意識，需要系統設計人員更深入了解生產過程，避免認知不足的問題。在火力發電廠電氣工程自動化中，智能化技術應用最多，主要是在火力發電設備間隔層和測控裝置中應用。在科技發展條件下，進一步完善單個系統的控制單元，各系統間實現綜合網絡智能化，可以一體化測量、分析和控制，同時可以記錄監控數據信息和防止發電錯誤操作。站控層電氣自動化全面實現，有效采集主站數據、分析歷史數據，全方位監測所有設備近期運行狀態。

5.2 通用型網絡控制

在當前互聯網時代下，火力發電廠需構建屬于自己的網絡來穩定發展，收集電氣自動化設備信息。此外，需優化創新電氣自動化技術，能夠高效傳遞信息到管理層，實現火力發電廠集成化、一體化和自動化的服務結構體系，推動發電廠更好地發展。

5.3 強化自動化應用監控力度

考慮到火力發電工作特殊性，不同的生產環節和生產設備中，需重視其存在隱患和風險因素。設計好相關方案，在自動化技術檢測下可以及時發現、解決危險因素，如果檢測技術不足，需要工作人員配合，應用其他領域生產檢測技術，或者研究針對火力發電的電氣自動化特殊技術解決檢測問題。要保證檢測技術的敏感性與穩定性。完成檢測工作后，將存在問題經自動化設備工作系統控制和人工等方式進行確認、研究和處理。對于危險程度較小的問題，可以使用自動化系統來控制。而綜合性危險問題，需由對應的制動控制來解決。

5.4 創新保護手段

一般火力發電廠以往采用的都是相互連接的系統和控制方法，其工作原理是只能在鎖定時觸發報警功能，超過時間限制才報警，這類保護和控制裝置發揮著有限作用，且對當時的具體情況難以有效處理，也無法提供科學解決方案，不利于保障火電廠正常生產運行。在電氣自動化技術應用下，可以實現實時性要求，在火力發電過程中，計算機的安全與控制，電氣自動化故障檢測與診斷技術操作可及時有效控制系統誤差，保證火電廠具備良好電氣性能，并綜合控制機器、爐子和電源，通過控制終端設備網絡，將其與各電氣設備控制線以標準方式連接，從而獲取設備電量、功率和電壓等電氣數據，并且反饋及時，便于負責人分析處理。

6.結語

電氣工程自動化技術的應用與發展可推動火力發電廠技術升級，并實現其經濟目標。創新、完善電氣工程自動化技術可以降低企業生產成本、提高經濟效益、深入挖掘企業潛力，對企業發展有著積極意義。