探究火力發(fā)電中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用以及創(chuàng)新

吳思祺

摘 要：電力行業(yè)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的完善下不斷發(fā)展，我國在主力機組的選擇上也采用了參數(shù)高、容量大的火電機組，在監(jiān)控、管理上，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和信息化。電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠中得到了很好的應(yīng)用，機組的潛力不斷發(fā)掘出來，形成電、機、爐一體的監(jiān)控管理系統(tǒng)，火電發(fā)電廠在運行和管理上的成效得到明顯提高，其自動化水平和最終效益也不斷提升，競爭力日益加強。該文通過分析電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用，探討有效的創(chuàng)新方法。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電 電氣自動化技術(shù) 應(yīng)用 創(chuàng)新

中圖分類號：TM62 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（a）-0043-02

火力發(fā)電中所應(yīng)用的電氣自動化技術(shù)，也稱ECS系統(tǒng)，電氣自動化是發(fā)電廠的新興領(lǐng)域，是近幾年來關(guān)注的焦點問題，這一技術(shù)的側(cè)重點在于自動監(jiān)控火力發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，實現(xiàn)控制、保護和分析發(fā)電廠內(nèi)部耗電中低壓電氣系統(tǒng)的目的[1]。就目前情況來看，電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用比較廣泛，網(wǎng)絡(luò)化和信息化是其特有優(yōu)勢，一方面擴大了電氣信息在發(fā)電廠中的應(yīng)用范圍，另一方面，提高了自動化技術(shù)在發(fā)電廠中的應(yīng)用水平，電氣控制在安全性和可靠性方面也不斷加強。

1 基本作用

1.1 提高效率

我國總體用電量隨著居民生活水平的提高，呈現(xiàn)日益上升趨勢。根據(jù)近幾年的發(fā)電效率而言，發(fā)電量明顯無法滿足居民用電量，特別是夏天分時段的供電，嚴(yán)重影響了居民的正常生活。隨著家用電器的增加，居民用電量也日益攀升，電力廠相應(yīng)的發(fā)電要求也隨之提高。傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，嚴(yán)重影響發(fā)電量和發(fā)電效益的提高，致使居民用電要求無法得到滿足。而電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用，有效提高了發(fā)電效率，解決了這一問題[2]。電氣自動化技術(shù)通過收集有用數(shù)據(jù)進行分析，制定出具體可行的實施方案，在運行時間的強度方面做好有效規(guī)劃，在滿足居民用電的同時，減少發(fā)電過程中產(chǎn)生的資源浪費。

1.2 降低成本

煤和石油是傳統(tǒng)的發(fā)電材料，發(fā)電技術(shù)落后，很難完成發(fā)電強度的準(zhǔn)確分析，對發(fā)電量的控制也存在問題，容易出現(xiàn)發(fā)電過多或不足現(xiàn)象。另外，由于人工操作的原因，也存在資源燃燒不充分所造成的浪費問題。而電氣自動化技術(shù)可以使用計算機軟件，準(zhǔn)確算出資源充分燃燒所需的時間，大大提高資源的使用效率。在火力發(fā)電中使用電氣自動化技術(shù)，既能提高發(fā)電廠的發(fā)電效率，也能滿足居民在用電量方面的需求。在降低發(fā)電成本的同時，更好地實現(xiàn)了電量供應(yīng)目標(biāo)。

1.3 優(yōu)化配置

合理分配資源是火力發(fā)電過程中的重要內(nèi)容，需要重點注意。發(fā)電廠內(nèi)設(shè)備比較多，為達到供電要求，通常需要長時間的同時運轉(zhuǎn)。而發(fā)電設(shè)備作為機械，有一定的運作限度，運轉(zhuǎn)時間過長或進行超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，都會影響設(shè)備的運作效率，嚴(yán)重情況下會損壞設(shè)備。而電氣自動化技術(shù)可以準(zhǔn)確計算出設(shè)備所需運轉(zhuǎn)時間，在出現(xiàn)超負(fù)荷情況下可自動停止，待設(shè)備冷卻后再進行運轉(zhuǎn)。因此，發(fā)電設(shè)備在電氣自動化技術(shù)下可以進行輪流休養(yǎng)，設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率得到提升，使用年限也得到有效保障。另外，電氣自動化技術(shù)可以對設(shè)備故障進行報警，及時提醒管理人員發(fā)現(xiàn)并解決問題。以往數(shù)據(jù)的輸入可以實現(xiàn)對設(shè)備的人工模擬操作，最大程度提高設(shè)備的使用效率。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

在設(shè)備保護方面的應(yīng)用。電氣自動化技術(shù)在設(shè)備保護方面的應(yīng)用包括聯(lián)鎖保護、裝置保護、繼電保護和防雷保護。電氣自動化技術(shù)在設(shè)備出現(xiàn)異常情況時，會及時關(guān)閉閘門，使故障設(shè)備停止生產(chǎn)運行，對設(shè)備進行有效的聯(lián)鎖保護。電氣自動化技術(shù)能夠協(xié)調(diào)搭配火力發(fā)電廠中的危機保安器、安全門等保護裝置，在排除外因干擾的前提下，完成電氣操作運行指令。繼電保護是通過連接計算機和繼電器，構(gòu)建自動化的控制模式，實現(xiàn)繼電器在火力發(fā)電廠運行過程中的有效調(diào)控。電氣自動化技術(shù)對電力設(shè)備的保護控制，通過使用防雷器，減少雷擊對電機設(shè)備產(chǎn)生的干擾。

在常規(guī)控制方面的應(yīng)用。電氣自動化技術(shù)在常規(guī)控制方面的應(yīng)用有集中控制、就地控制、自動控制和故障控制。在集中控制中，電氣自動化技術(shù)有效組合了發(fā)電機組、爐鍋和汽輪機，實現(xiàn)了控制操作的集中化，設(shè)備運行效率得到明顯提高。就地控制是針對規(guī)模相對比較小的火力發(fā)電廠采用的控制方式，通過連接重要設(shè)備及裝置，實現(xiàn)設(shè)備的整體運行[3]。自動控制即自動化的電能生產(chǎn)，在減少設(shè)備運行錯誤的同時，電能生產(chǎn)的難度也相應(yīng)降低，電能產(chǎn)量與經(jīng)濟效益也得到提高。在故障控制中，技術(shù)人員只需通過計算機監(jiān)控運行設(shè)備，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并解決。對于比較小的設(shè)備故障，系統(tǒng)可根據(jù)操作指令自動進行處理。

3 系統(tǒng)配置

3.1 I/O監(jiān)控

I/O監(jiān)控是一種集中監(jiān)控方式，設(shè)備中電器的所有饋線都需要設(shè)置對應(yīng)的I/O接口，通過電纜連接各個I/O通道，設(shè)備在進行A/D處理后進入DCS狀態(tài)，由此使整個發(fā)電工廠的設(shè)備處于DCS的監(jiān)控之下。I/O監(jiān)控在運行過程中，方便進行維護，問題發(fā)現(xiàn)和解決速度快，優(yōu)勢明顯。相對比較低的監(jiān)控防護等級，降低了DCS的造價，也有效降低了發(fā)電所需的成本。而I/O監(jiān)控所涉及范圍包括所有電氣設(shè)備，工程量大且比較復(fù)雜。電氣設(shè)備的增加，無疑會加大監(jiān)控范圍，致使監(jiān)控運行壓力增加。監(jiān)控范圍以及空間跨度的擴大，也相應(yīng)增加了電纜的距離，DCS的可靠性受到一定程度的干擾。

3.2 遠(yuǎn)程智能I/O控制

遠(yuǎn)程智能I/O控制，作為一種監(jiān)控技術(shù)，在生產(chǎn)中的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛。遠(yuǎn)程智能I/O控制的采用，相對減少了人力資源的使用，操作人員可在遠(yuǎn)程接觸中實現(xiàn)對電氣設(shè)備的智能控制，有效緩解了操作人員的工作壓力，降低了工作強度?；鹆Πl(fā)電過程中，I/O信號通過電纜連接加采集柜，利用光纖或者雙絞線實現(xiàn)加采集柜與DCS控制器的連接，從而進行數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)程智能I/O控制不需要操作人員進行近距離接觸，在電纜鋪設(shè)方面節(jié)省了部分安裝費用。另外，I/O控制可以自動對所收集數(shù)據(jù)進行檢查、處理和校正。而在電量變送器、卡件和模擬量卡件方面，I/O控制也無法減少。

3.3 總線控制

總線控制技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用，通常需要利用3G技術(shù)來實現(xiàn)，通信技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)三者的配合和促進，是信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)備控制領(lǐng)域有效發(fā)展的重要基礎(chǔ)?？偩€控制技術(shù)通過避開DCS控制站中的輸入、輸出單元，改變了傳統(tǒng)DCS控制中的集中和分散相結(jié)合控制體系。傳統(tǒng)集散結(jié)合的控制模式，在部分電氣設(shè)備的管理上是統(tǒng)一進行的，缺乏針對性和及時性。而總線控制技術(shù)，有效解決了這一問題，對電氣設(shè)備進行高度的分散管理和分散控制。

4 創(chuàng)新手段

4.1 單元爐機組的統(tǒng)一

電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電應(yīng)用中的創(chuàng)新，需要實現(xiàn)發(fā)電廠電、機、爐的一體化，形成單元制的監(jiān)控運行方式?；鹆Πl(fā)電廠中的DCS控制可通過這種監(jiān)控方式，分析和總結(jié)火電機組整體的運行參數(shù)以及狀態(tài)信息，發(fā)掘火電機組的最大潛力，其自身獨具的控制功能在得到發(fā)揮的同時，也在一定程度上縮小了控制范圍，對監(jiān)控系統(tǒng)進行了相應(yīng)的簡化，有效降低了造價成本[4]。另外，在采集火力發(fā)電中有關(guān)電廠信息管理系統(tǒng)的信息方面，統(tǒng)一單元爐機組有重要的促進作用，實現(xiàn)了火電電網(wǎng)運行管理的統(tǒng)一和加強，中調(diào)AGC的相關(guān)要求和指令也逐一完成，電網(wǎng)工作效率提高，整個運行處于最佳、最經(jīng)濟狀態(tài)。單元爐機組的統(tǒng)一，有效提高了火電機組的自動化水平，其監(jiān)控水平也得到相應(yīng)提升。

4.2 控制保護手段的創(chuàng)新

在傳統(tǒng)火力發(fā)電中，系統(tǒng)控制方式是報警，聯(lián)鎖是其采用的保護手段，而這種控制保護手段，僅僅適用于帶有波動性的超限報警和聯(lián)鎖跳機。電氣自動化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，通過計算機技術(shù)實現(xiàn)控制和保護目的，在檢測電氣自動化系統(tǒng)運營、診斷出現(xiàn)故障的過程中，火電設(shè)備系統(tǒng)的隱患能夠提前被發(fā)現(xiàn)，控制保護策略也可以及時進行改善，如主動性的控制和保護措施的采用，可以自動調(diào)整系統(tǒng)故障的控制范圍，實現(xiàn)有效的防范，從而保證電氣自動化系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。此外，控制保護手段的創(chuàng)新，也使電氣自動化系統(tǒng)在設(shè)備維護上處于主動防患狀態(tài)，設(shè)備出現(xiàn)的故障能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理。

4.3 電氣的全通信控制

就目前情況來看，電氣自動化系統(tǒng)在火力發(fā)電中的應(yīng)用，還無法達到DCS控制系統(tǒng)的要求，在DCS控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的電氣全通信控制方式也無法得到滿足。通信的速度以及系統(tǒng)的可靠性都需要有一定的提升，而DCS控制系統(tǒng)與電氣自動化系統(tǒng)之間所存留的部分硬接線，也是需要解決的問題[5]。電氣全通信控制模式的形成，需要解決好熱工工藝連鎖方面的問題，在實際應(yīng)用上提高電氣后臺系統(tǒng)的水平，對于初期階段的基礎(chǔ)運轉(zhuǎn)監(jiān)控功能，還需要不斷豐富，在實際操作過程中，提高電氣自動化系統(tǒng)控制的邏輯性，在控制水平、運行管理水平以及自動化水平方面不斷提升。

4.4 通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

在電氣自動化系統(tǒng)成功生產(chǎn)運營過程中，通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建有重要的推動作用。電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新應(yīng)用，需要選擇合適的網(wǎng)絡(luò)通訊產(chǎn)品，能夠在擴展自動化辦公環(huán)境的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)元件甚至電氣自動化系統(tǒng)整體范圍內(nèi)的使用，以電廠管理層為基礎(chǔ)，發(fā)揮對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控功能，保證計算機控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及控制設(shè)備之間信息傳輸?shù)臅惩ㄐ?，實現(xiàn)整體集中運行的自動化。

5 結(jié)語

火力發(fā)電作為我國電力結(jié)構(gòu)的主要部分，在持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)新方面需要不斷努力，而電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用和創(chuàng)新是重點。電氣自動化技術(shù)的推廣，需要根據(jù)實際應(yīng)用情況，了解相應(yīng)的應(yīng)用問題，并不斷改進和創(chuàng)新應(yīng)用方法，節(jié)省生產(chǎn)費用，提高生產(chǎn)效益，滿足發(fā)展需求，促進我國經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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