淺析火電廠自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用

房健

摘要：近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅猛，促進(jìn)了火力發(fā)電廠進(jìn)一步完善。文章對火力發(fā)電廠中電氣自動化系統(tǒng)形式進(jìn)行了深入探究，并且分析其存在的不足，提出在提升火力發(fā)電廠中自動化水平與節(jié)約人力資源以及提升工作效率的相關(guān)要求下，應(yīng)不斷對自動化技術(shù)進(jìn)行更新與完善。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；自動化技術(shù)；DCS系統(tǒng)

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）27-0055-02

火力發(fā)電廠的生產(chǎn)需要許多比較復(fù)雜的綜合過程，而電力系統(tǒng)在生活與生產(chǎn)中具備的作用是無可替代的，并且直接影響著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。目前，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使火力發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)器與設(shè)備操作逐漸高科技化，而控制系統(tǒng)的不斷完善，使人工操作模式存在的缺陷在先進(jìn)科學(xué)系統(tǒng)中體現(xiàn)得非常明顯，無法對龐雜的電力調(diào)度工作進(jìn)行優(yōu)化。所以相關(guān)研究人員就建立了自動化控制系統(tǒng)，本文通過結(jié)合大量文獻(xiàn)與實踐經(jīng)驗，同時在闡述火力發(fā)電廠控制系統(tǒng)的前提下，對電廠中自動化系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)行了深入研究，并且重點(diǎn)介紹了DCS控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的運(yùn)用。

1 火力發(fā)電廠自動化控制系統(tǒng)的研究與分析

電力建設(shè)在電力體制改革與電力市場化的要求下在不斷推進(jìn)，這樣就需要新電廠與舊電廠廣泛引進(jìn)現(xiàn)代化自動化技術(shù)與產(chǎn)品。在現(xiàn)代化市場經(jīng)濟(jì)體制下，火力發(fā)電廠自動化水平一定要總體提升，才可以使電廠的信息化與數(shù)字化步入新的臺階。

1.1 火力發(fā)電廠已有自動化控制系統(tǒng)的分析

在20世紀(jì)末期?；鹆Πl(fā)電廠的電氣控制系統(tǒng)大部分是I/O形式的信息輸入機(jī)組DCS系統(tǒng)，該實現(xiàn)模式主要是由DCS建立單獨(dú)的電氣控制器，并且運(yùn)用I/O模件的相關(guān)硬鏈接模式。另外在已有的ECS系統(tǒng)中，其中電氣具備的特殊控制功能和DCS沒有任何關(guān)聯(lián)，主要是由獨(dú)立的電氣自動設(shè)備完成的。這種控制系統(tǒng)具有的優(yōu)勢就是模式成熟與現(xiàn)場反應(yīng)快以及觀察直接和控制性強(qiáng)等，可是隨著計算機(jī)通信技術(shù)的逐漸成熟，使接入量不斷增多，從而導(dǎo)致設(shè)備條件嚴(yán)重受到限制，無法實現(xiàn)綜合自動化，同時在一定程度上影響著火力發(fā)電廠相關(guān)工作的開展。因此一定要對自動化系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。另外一種模式就是火力發(fā)電廠中現(xiàn)場總線技術(shù)，其根據(jù)火力發(fā)電廠的工藝環(huán)節(jié)組成控制網(wǎng)絡(luò)，同時保留主要硬接線的DAS模式的電氣控制系統(tǒng)。而在DAS中，可以利用現(xiàn)場總線完成電氣線管信息的采集與控制。除此之外，ECS能夠運(yùn)用通信網(wǎng)關(guān)把電氣相關(guān)信息供給火力發(fā)電廠中其他子系統(tǒng)，包含SIS與輸煤等諸多輔助車間系統(tǒng)。該電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)在變電站與水電站以及各個大型火力發(fā)電廠中自動化系統(tǒng)與控制層中獲得了比較好的效果，并且被廣泛運(yùn)用與推廣，可是在現(xiàn)場間隔層中通信網(wǎng)絡(luò)會造成節(jié)點(diǎn)有限與傳輸效率低下以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常不合理，同時局限性也經(jīng)常在管理故障中呈現(xiàn)出來。

1.2 以太網(wǎng)技術(shù)在電子自動化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

因為微電子技術(shù)的快速發(fā)展，使電氣綜合保護(hù)與測控設(shè)備的功能更為完善，能夠?qū)崿F(xiàn)基于交流收集信息的保護(hù)與濾波以及測量和通信等諸多功能，并且這一系列測控功能的完成主要依靠工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。其中工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)具備很多優(yōu)點(diǎn)，比如說成本比較低與容量比較大以及傳輸速度高等，這一系列優(yōu)點(diǎn)正好彌補(bǔ)了以往控制系統(tǒng)中存在的缺陷，因此，在火力發(fā)電廠中運(yùn)用以太網(wǎng)技術(shù)將是未來的發(fā)展趨勢?；鹆Πl(fā)電廠一般是把通信方法輸入到DCS系統(tǒng)中從而完成系統(tǒng)自動控制，而在現(xiàn)場間隔層與占空層中設(shè)置工業(yè)以太網(wǎng)，運(yùn)用雙光纖模式的以太網(wǎng)通訊，在一定程度上提升了控制系統(tǒng)的傳輸效率。另外廠級DCS系統(tǒng)和其他相關(guān)系統(tǒng)的通訊通常是利用站控層中的通信子站進(jìn)行的，其過程包含了違約協(xié)議與DCS通信等。大部分火力發(fā)電站已經(jīng)成功運(yùn)用了以太網(wǎng)技術(shù)完成了自動化，并且經(jīng)過長時期的發(fā)展使以太網(wǎng)電氣自動控制技術(shù)越來越成熟。此種控制模式主要結(jié)合了傳感與采集以及執(zhí)行作為一個整體的深層次控制方法。該種配置結(jié)構(gòu)不但減小了投資成本，還歸順了DCS與ECS之間的關(guān)系，進(jìn)而推動了這兩個系統(tǒng)的逐漸融合，完成系統(tǒng)的自動化。

2 火力發(fā)電廠自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)用

火力發(fā)電廠中自動化控制系統(tǒng)不但要進(jìn)行改革與創(chuàng)新，還要運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)。大部分火力發(fā)電廠中自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行實踐操作時越來越注重機(jī)爐電的一體化，而自動化控制系統(tǒng)還是完成火電機(jī)組安全與高效運(yùn)行的主要措施。另外，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，使自動控制層面可以獲得智能控制與MATLAB仿真以及高壓變頻技器等諸多新型技術(shù)的支持；大部分自動檢測設(shè)施，例如光纖傳感器與火焰圖像檢測器以及軟技術(shù)測量等多項技術(shù)的誕生，實現(xiàn)了機(jī)械代替人工與設(shè)備安全運(yùn)行的目標(biāo)。

2.1 自動控制技術(shù)與設(shè)施在自動化控制系統(tǒng)中的利用

火力發(fā)電廠中熱量控制目標(biāo)數(shù)學(xué)模型具備的復(fù)雜性與難以測量性，推動了研究學(xué)者向智能控制方向發(fā)展?，F(xiàn)階段，我國火力發(fā)電廠中自動控制系統(tǒng)運(yùn)用領(lǐng)域中，通常以模糊控制與專家系統(tǒng)為主。火力發(fā)電廠對于安全性的要求非常高，不相關(guān)的工作人員是不可以接觸的，而控制系統(tǒng)相關(guān)分析與研究人員以及自動化生產(chǎn)工作人員在技能培訓(xùn)過程中常常不可以進(jìn)行實地操作，僅僅可以實行仿真訓(xùn)練，這樣就造成安裝與維修以及投資成本超標(biāo)。但是，MATLAB軟件的利用提升了大中型火力發(fā)電廠機(jī)組熱工的自動控制系統(tǒng)實行調(diào)試的速度，推動火力發(fā)電廠中自動化系統(tǒng)的控制優(yōu)化。

2.2 自動檢測技術(shù)與設(shè)備在自動化控制系統(tǒng)中的利用

光纖傳感器主要包含半導(dǎo)體光纖式溫度計，此種儀器通常運(yùn)用于超高變壓器中對熱點(diǎn)溫度進(jìn)行測量方面，由于變壓器線圈中最熱點(diǎn)絕緣常常因為過熱造成老化，不嚴(yán)重時會使變壓器損壞，嚴(yán)重時就有可能發(fā)生重大事故。而現(xiàn)代化新型技術(shù)的運(yùn)用可以在一定程度上充分運(yùn)用變壓器，提升經(jīng)濟(jì)效益，使其可以處在最佳運(yùn)行狀態(tài)，同時為系統(tǒng)中其他相關(guān)設(shè)備順利工作提供了可能，這也是自動化重要的步驟之一。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，DCS系統(tǒng)正在向技術(shù)深度與廣度發(fā)展。從廣度方面來看，在向大系統(tǒng)與管理控制一體化方向發(fā)展，并且從單一過程與單一對象的傳統(tǒng)局部控制向整個工廠與單位發(fā)展，甚至可以對社會經(jīng)濟(jì)和國土利用以及生態(tài)平衡與環(huán)境保護(hù)等諸多大規(guī)模且復(fù)雜的系統(tǒng)實行綜合控制。另外，在深度方面來看，DCS正在向智能化方面快速發(fā)展，同時不斷地引進(jìn)自適應(yīng)與自學(xué)習(xí)等相關(guān)控制方法，比如說模擬生物視覺與聽覺以及觸覺，可以自動地對圖像與文字以及語言進(jìn)行識別，進(jìn)一步依照感知信息實行推理。綜上所述，火力發(fā)電廠中運(yùn)用自動化控制系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約能源，還可以提升火力發(fā)電廠的運(yùn)行效率，為我國提供高質(zhì)量電能源。

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