電力企業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用及創(chuàng)新

閆榮芝

【摘要】目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在火力發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其利用自身特有的信息化和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，不僅促進(jìn)了發(fā)電廠電氣信息的廣泛應(yīng)用，也提高了發(fā)電廠的自動(dòng)化運(yùn)行水平，增強(qiáng)了電氣控制的安全性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】電力企業(yè)；電氣自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用創(chuàng)新

前言

電氣工程是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，隨著科技的不斷更新和發(fā)展，電氣工程及其自動(dòng)化的技術(shù)平臺(tái)逐漸形成了獨(dú)立的系統(tǒng)。電氣工程技術(shù)經(jīng)歷了從電磁學(xué)理論的建立到新技術(shù)革命時(shí)期電氣工程技術(shù)學(xué)科的形成這樣一個(gè)形成與發(fā)展的過(guò)程。這種系統(tǒng)正逐漸邁向快捷，方便的方向發(fā)展。它為我國(guó)的工業(yè)發(fā)展節(jié)約了成本，提高了效率。而且，電氣工程還逐漸涉足商業(yè)領(lǐng)域，為商業(yè)間的交流與傳輸提供越來(lái)越多的滿足。我國(guó)作為工業(yè)為主導(dǎo)的社會(huì)，只有大力發(fā)展工業(yè)才能促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的發(fā)展現(xiàn)狀

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的快速發(fā)展為火力發(fā)電廠的數(shù)據(jù)收集和信息利用開(kāi)辟了新的道路?；鹆Πl(fā)電中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)出了能夠采樣測(cè)量和保護(hù)監(jiān)控之外，借助計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更多層次的利用?？刂茖?、間隔層和通信層是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的幾個(gè)主要部分，他們利用分布分層的方式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)視和控制。各層具有相對(duì)獨(dú)立性，下層的功能不需要上層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的支持。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的核心部分是控制層，主要是實(shí)現(xiàn)監(jiān)視的目的。對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)行采集、控制和整理，在上層主站系統(tǒng)的支持下，能夠?qū)⑾到y(tǒng)間隔層和各站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信聯(lián)系起來(lái)，達(dá)到上通下達(dá)的目的，以完成監(jiān)視和控制的任務(wù)。至于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層，則是由保護(hù)見(jiàn)恐慌只和智能設(shè)備兩大部分組成，與系統(tǒng)上層之間的數(shù)據(jù)通信是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和接口的方式完成的。

二、電氣自動(dòng)化技術(shù)在火電廠常規(guī)控制與設(shè)備保護(hù)中的應(yīng)用

火電生產(chǎn)的操作流程大型綜合化且集成度高，因此，把握好常規(guī)生產(chǎn)的控制和電力保護(hù)是火電廠的工作重點(diǎn)。

1、電氣自動(dòng)化技術(shù)在常規(guī)控制中的應(yīng)用

火電廠的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量多、規(guī)模大，彼此之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行十分關(guān)鍵，一旦處理不當(dāng)將造成巨額損失。因此，生產(chǎn)計(jì)劃的制定、設(shè)備的運(yùn)行控制是火電廠運(yùn)行的重點(diǎn)和難點(diǎn)。火電廠應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)科學(xué)組合發(fā)電機(jī)組、汽輪機(jī)設(shè)備及鍋爐機(jī)組，并對(duì)其進(jìn)行集中控制，不僅能提升運(yùn)行效率，還可加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的安全保護(hù)。更重要的是，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了電力生產(chǎn)的自動(dòng)化，使其擺脫了過(guò)去依靠人員控制設(shè)備的管理模式，這不但減少了人為操作設(shè)備的失誤次數(shù)，維護(hù)了設(shè)備和操作者的人身安全，而且在很大程度上降低了電力生產(chǎn)的難度，提高了電能產(chǎn)量。此外，電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)設(shè)備的故障檢測(cè)、診斷也起著關(guān)鍵作用。電氣工作人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而及時(shí)分析、診斷火電廠內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀況，隨時(shí)給出指令，處理系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的小故障，并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷異常情況。

2、電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力保護(hù)中的應(yīng)用

電力保護(hù)是火電廠安全生產(chǎn)的必備條件，也是維持可持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素?；痣姀S在日常生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)遇到各種異常情況，嚴(yán)重時(shí)甚至整個(gè)電力生產(chǎn)系統(tǒng)都無(wú)法啟動(dòng)。電氣自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合單片機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的聯(lián)鎖保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷電源，并中斷異常設(shè)備或操作系統(tǒng)的運(yùn)行，以防止電壓過(guò)載給電力設(shè)備帶來(lái)?yè)p壞。繼電保護(hù)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合可以建立自動(dòng)化的控制模式來(lái)控制火電廠的繼電運(yùn)行。繼電設(shè)備自動(dòng)保護(hù)主要依據(jù)電氣參量和熱力參量的限值對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，并為火電生產(chǎn)提供保護(hù)回路?；痣姀S用到的電力保護(hù)裝置很多，包括機(jī)械的、電子的，還有鍋爐機(jī)組的防護(hù)門、汽輪機(jī)的保安器等。電氣自動(dòng)化技術(shù)將這些保護(hù)裝置串聯(lián)搭配起來(lái)，使之按程序中的操作指令運(yùn)行，從而避免其受其他電力設(shè)備干擾。

三、電氣自動(dòng)化技術(shù)在火電廠的創(chuàng)新應(yīng)用

1、智能化技術(shù)

智能控制是電氣自動(dòng)化技術(shù)在火電廠中應(yīng)用最多的一項(xiàng)技術(shù)，也是最為實(shí)用的一項(xiàng)技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了ECS系統(tǒng)控制，并逐漸取代了傳統(tǒng)的控制方式。在智能化技術(shù)廣泛應(yīng)用的當(dāng)今時(shí)代，火電廠正由計(jì)算機(jī)控制逐步向智能控制、智能管理方向轉(zhuǎn)變，這在ECS系統(tǒng)中主要表現(xiàn)為間隔層保護(hù)和測(cè)控裝置的獨(dú)立。系統(tǒng)控制單元將向著測(cè)控一體化、綜合智能網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，今后生產(chǎn)的系統(tǒng)控制單元將直接面向一次設(shè)備或機(jī)組，除了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的監(jiān)控功能外，還將實(shí)現(xiàn)站控層的互聯(lián)、誤操作的防護(hù)、狀態(tài)信息的記錄等功能。站控層將具備SCADA功能，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的全面自動(dòng)化。主站將采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并預(yù)測(cè)出近期的設(shè)備狀態(tài)。其在功能上可分為內(nèi)外2部分，對(duì)外功能是給DCS和SIS等其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組優(yōu)化控制和優(yōu)化管理等綜合智能控制；對(duì)內(nèi)功能包括間隔層裝置的監(jiān)控管理、自動(dòng)抄表、設(shè)備管理、定值管理、故障信息管理、設(shè)備在線診斷和小電流接地選線等。

2、工業(yè)化以太網(wǎng)技術(shù)

工業(yè)化以太網(wǎng)技術(shù)以其傳輸速率快、容量大、成本低而被廣泛利用，現(xiàn)在的工業(yè)以太網(wǎng)已從辦公商業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入了工業(yè)領(lǐng)域。國(guó)外大型電力設(shè)備廠商都推出了嵌入式以太網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，因此，以太網(wǎng)將成為火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的方向?；痣姀S應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)火電廠電氣自動(dòng)化非常有利，其可以對(duì)廠內(nèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)施監(jiān)督，達(dá)到有效控制的目的。除此之外，電廠的技術(shù)管理人員還可將監(jiān)控系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、設(shè)備操作系統(tǒng)規(guī)劃成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換通信，并在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中集成數(shù)據(jù)管理、操控編程等功能，實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化。全集成自動(dòng)化技術(shù)依托于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換通信，在實(shí)際運(yùn)行中，技術(shù)管理人員即使在辦公室，也可實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中所有系統(tǒng)的運(yùn)行情況。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，火電廠生產(chǎn)的自動(dòng)化程度將會(huì)越來(lái)越高。

3、變換器電路技術(shù)

變換器能將信源發(fā)出的信息按一定的目的進(jìn)行變換。當(dāng)前，電子元件更新速度很快，變換器電路也在不斷推陳出新。早期的變換器多采用晶閘管為基體，交流變頻采用一直一交方式。二代電氣元件更多地應(yīng)用了PWM 變換器，這使得高次諧波轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制等都能夠輕易地實(shí)現(xiàn)，但這種變換器有一個(gè)缺陷，就是會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，而消除噪聲的辦法是提高變換器頻率，但這樣會(huì)對(duì)變換器及其他原件造成損耗。諧振直流環(huán)節(jié)逆變器可把逆變器配置在高頻振蕩的諧振回路上，使其在零電壓或零電流下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，并且?guī)缀鯇?duì)開(kāi)關(guān)沒(méi)有損耗。如果在較高功率上對(duì)逆變器進(jìn)行集成，不僅可以減小元件尺寸，還可降低成本。因此，憑借其優(yōu)良的性能和簡(jiǎn)約的風(fēng)格，諧振直流環(huán)節(jié)逆變器定然會(huì)有極好的發(fā)展前景。

結(jié)束語(yǔ)

總之，電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于火力發(fā)電有著舉足輕重的作用。雖然目前的火力發(fā)電廠廣泛的使用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，而且在這方面也有了自己的一些新的和經(jīng)驗(yàn)，但是仍然有許多的不足之處，提升空間也很大，在對(duì)電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理方面，完善監(jiān)控模式，提高系統(tǒng)的性能和效率，讓控制盒監(jiān)管自動(dòng)化水平提升，減少火電廠的成本是未來(lái)的火電廠發(fā)展方向也是電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 章軍. 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J]. 電工文摘. 2013（04）

[2] 孫麗君，楊曉柯. 淺析電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)[J]. 山西青年. 2013（06）

[3] 任杰. 電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用淺談[J]. 科技傳播. 2012（06）

[4] 劉效武，劉建平. 電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2011（17）