創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火電廠的應(yīng)用

摘 要：計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)的發(fā)展對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)對(duì)主力機(jī)組也做了較大改進(jìn)，大幅度提高了其參數(shù)和容量，在管理與監(jiān)控方面也都充分運(yùn)用了信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在現(xiàn)在的火力發(fā)電廠中技術(shù)人員通過(guò)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可以使機(jī)組較大的發(fā)揮潛力，使對(duì)于機(jī)、爐、電的火力發(fā)電在一體化模式下進(jìn)行監(jiān)控管理，文章通過(guò)對(duì)該技術(shù)現(xiàn)狀與在火電廠實(shí)際工作中創(chuàng)新與應(yīng)用的了解，并對(duì)其進(jìn)行深入分析，對(duì)該技術(shù)在下一階段的發(fā)展提出一些見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新電器；自動(dòng)化技術(shù)；火電廠；應(yīng)用

現(xiàn)在火電廠中使用較多的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)也稱為ECS，它是近幾年火力發(fā)電廠發(fā)展過(guò)程中的主要產(chǎn)物，它的內(nèi)容是把自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)用于實(shí)際生產(chǎn)工作中。現(xiàn)階段該技術(shù)和信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一起被大量應(yīng)用于火力發(fā)電系統(tǒng)中，使其自動(dòng)化水平有了較大進(jìn)步，較大程度上提高了火力發(fā)電的安全性與可靠性。

1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的作用及其運(yùn)用現(xiàn)狀

監(jiān)視工作是該技術(shù)在火力發(fā)電過(guò)程中所起的主要作用，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的工作模式是數(shù)據(jù)交換配合著監(jiān)控，監(jiān)視設(shè)備使用曲線、圖標(biāo)方式對(duì)火力發(fā)電中相關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行分析并收集數(shù)據(jù)，并且注意線路上的警告信號(hào)與異常情況，避免誤操作與危險(xiǎn)情況。該系統(tǒng)中一些較高級(jí)的功能例如反饋特殊數(shù)據(jù)、計(jì)量功能或者通過(guò)脈沖信號(hào)來(lái)統(tǒng)計(jì)電量、對(duì)主站設(shè)備的管理等。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的主要部分，它有兩個(gè)系統(tǒng)組成：發(fā)電廠自動(dòng)化與機(jī)爐自動(dòng)化。因?yàn)榛鹆Πl(fā)電的過(guò)程控制很復(fù)雜，對(duì)于機(jī)爐熱工的自動(dòng)化系統(tǒng)就包括好幾個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)，并且們一個(gè)都是有獨(dú)立特性的DCS/FCS系統(tǒng)，如單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、爐膛的監(jiān)控系統(tǒng)、汽輪機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等；發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)有電氣監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)控自動(dòng)化系統(tǒng)，它們也是有獨(dú)立特性的DCS/FCS系統(tǒng)。電氣監(jiān)控系統(tǒng)有對(duì)于發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)、公共系統(tǒng)兩部分組成。每個(gè)發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)都配備了發(fā)變組保護(hù)、濾波、勵(lì)磁、直流等一些起保護(hù)作用的測(cè)控裝置。公共部分包括高壓與低壓的測(cè)控裝置、切換裝置等。此外發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)與DCS監(jiān)控系統(tǒng)都是借助網(wǎng)關(guān)和SIS廠控相連。

以往的DCS技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)有些問(wèn)題。發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)被并入DCS監(jiān)控系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)輸出端和交流220伏、380伏電壓都連接到DCS監(jiān)控系統(tǒng)中，容易燒壞那些弱電設(shè)備。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要仔細(xì)考慮把強(qiáng)、弱電隔離開(kāi)來(lái)。如果在施工中需要施工人員注意，防止燒壞設(shè)備。對(duì)于DCS監(jiān)控系統(tǒng)的控制軟件，它在用戶權(quán)限和權(quán)限分級(jí)方面能夠做到細(xì)致、到位，在操作監(jiān)護(hù)方面還有認(rèn)識(shí)不到位的問(wèn)題，需要給DCS廠家提出來(lái)要求對(duì)DCS進(jìn)行改進(jìn)使其具備監(jiān)護(hù)確認(rèn)程序?，F(xiàn)在用的最多的DCS控制程序其掃描周期是100-200毫秒，這個(gè)時(shí)間不符合電器的保護(hù)動(dòng)作、廠用電快切、通氣與勵(lì)磁調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)要求，所以發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)被并入DCS監(jiān)控系統(tǒng)后，這些過(guò)程的相關(guān)裝置例如繼電保護(hù)裝置、電快切裝置、勵(lì)磁調(diào)整裝置等還需要保留，使這些過(guò)程能維持準(zhǔn)確、可靠與靈敏。DCS設(shè)備從安裝到使用的工期比用電時(shí)間要晚，所以發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)被并入DCS監(jiān)控系統(tǒng)后，在對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試時(shí)也對(duì)發(fā)電廠監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試，使它在用電之前就要被投入使用。此外，對(duì)于DCS監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)柜室與操作室的建造工程最好是提前完成。

2 創(chuàng)新類型電氣自動(dòng)化技術(shù)的火力發(fā)電過(guò)程系統(tǒng)配置

創(chuàng)新類型電氣自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)配置有三種主要形式：集中監(jiān)控模式、遠(yuǎn)程智能模式與現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式。首先是集中監(jiān)控模式，把電氣設(shè)備的各條饋線設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)的I/O接口，利用接線電纜和DCS監(jiān)控系統(tǒng)的I/O通道連接，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換機(jī)柜接入DCS組態(tài)，這樣DCS就能對(duì)整個(gè)發(fā)電廠的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。該監(jiān)控模式的優(yōu)勢(shì)是速度快、對(duì)運(yùn)行的維護(hù)較好，由于監(jiān)控站防護(hù)等級(jí)低所以DCS的造價(jià)也低。這時(shí)數(shù)量很大的電氣設(shè)備都在DCS的監(jiān)控范圍內(nèi)，DCS主機(jī)發(fā)生冗余下降，電纜很多，占用控制樓的面積大，長(zhǎng)距離電纜也會(huì)引進(jìn)部分干擾使DCS監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生可靠性降低。遠(yuǎn)程智能模式，該模式一般是在數(shù)據(jù)采集集中和離控制室距離遠(yuǎn)的地方安放I/O采集柜，該設(shè)備的I/O信號(hào)經(jīng)過(guò)電纜和附加的采集柜連接，附加的采集柜和DCS主機(jī)柜用光纖連接。該模式的優(yōu)點(diǎn)是所用電纜少、安裝費(fèi)用少、占用控制樓的面積較小、可靠性較高。智能化的該模式還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、自檢與校正等。該模式中的I/O卡件和電量變送器等部件的數(shù)量和上一種模式一樣?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制模式，現(xiàn)場(chǎng)總線是幾門(mén)先進(jìn)技術(shù)結(jié)合在一起的產(chǎn)物，例如：通信、計(jì)算機(jī)與控制技術(shù)，是信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)總線摒棄了DCS和它的輸入/輸出單元，從本質(zhì)上改變了以往以DCS為主的集散控制體系，把控制功能全部分散成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，達(dá)到了分散程度最深的分散控制形式。

3 創(chuàng)新類型電氣自動(dòng)化技術(shù)的火力發(fā)電過(guò)程應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)在常規(guī)控制模式中經(jīng)過(guò)創(chuàng)新和應(yīng)用，能讓較多的設(shè)備在其最佳狀態(tài)下運(yùn)行，用于電力保護(hù)上時(shí)該技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用會(huì)有更大優(yōu)勢(shì)。

智能控制是一項(xiàng)很實(shí)用的技術(shù)，是電氣自動(dòng)化技術(shù)的一種，在火力發(fā)電過(guò)程中用得較多。因?yàn)橛?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度很快，現(xiàn)在用發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)代替了以往的控制模式。現(xiàn)在智能化技術(shù)發(fā)展較快，火電廠正在逐步引進(jìn)智能化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制、管理上的智能化，例如在發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的間隔層保護(hù)與單獨(dú)的測(cè)控裝置。系統(tǒng)控制正在被發(fā)展成測(cè)控一體化和綜合智能化，以后的系統(tǒng)控制是直接用于一次設(shè)備或者機(jī)組的，不僅有現(xiàn)在的監(jiān)控功能還有站控層互聯(lián)、誤操作防護(hù)和狀態(tài)記錄等。站控層擁有SCADA功能和對(duì)運(yùn)行過(guò)程的自動(dòng)化管理功能。主站選用數(shù)據(jù)采集技術(shù)，通過(guò)對(duì)以往數(shù)據(jù)的分析來(lái)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。從功能上能分成兩部分，外部功能是對(duì)DCS監(jiān)控系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)機(jī)組在控制與管理上達(dá)到綜合性的智能化控制目的；內(nèi)部功能有監(jiān)控間隔層設(shè)備、自動(dòng)抄表、定值與故障信息的管理、設(shè)備診斷等。

以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較多例如傳輸速度快、成本低，在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用很廣泛。其他國(guó)家較為先進(jìn)的電力設(shè)備有嵌入式的以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，所以在未來(lái)階段新型的電氣自動(dòng)化技術(shù)就是以太網(wǎng)技術(shù)。在火電廠中利用以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行的自動(dòng)化控制與管理。較為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很有助于電氣自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)監(jiān)督電氣設(shè)備顯示的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行有效控制。此外，技術(shù)人員還能把監(jiān)控系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)和操作系統(tǒng)設(shè)定成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用以太網(wǎng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理和編程等，達(dá)到全集成自動(dòng)化的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在火電廠中的發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高程度的電氣自動(dòng)化，電氣自動(dòng)化技術(shù)使機(jī)組充分發(fā)揮潛力，使發(fā)電機(jī)、爐、電實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)行，在加強(qiáng)管理與運(yùn)行工作上有明顯效果，對(duì)于火力發(fā)電廠提高了生產(chǎn)效率、自動(dòng)化水平、核心競(jìng)爭(zhēng)力。電氣自動(dòng)化技術(shù)的較高水平自動(dòng)化是火力發(fā)電廠在未來(lái)階段發(fā)展的目標(biāo)。

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