電氣自動化技術在熱電廠中的應用分析

王移州 杜維峰

摘 要：電氣自動化技術憑借其高效率的使用性能在火力發(fā)電中的運用更為廣泛，企業(yè)需順應技術發(fā)展需要開展電氣自動化研究。電氣自動化技術推廣到熱電（火力發(fā)電）廠之后，企業(yè)必須重視自動化技術的重要性。電氣自動化技術的推廣促進了火力發(fā)電模式的革新。針對這一點，文章分析了電氣自動化模式的實際運用。

關鍵詞：電氣自動化；熱電（火力發(fā)電）；運用；創(chuàng)新

1.電氣自動化技術的優(yōu)點

電氣自動化技術主要是針對電能、電力設備、電力技術等3個方面實施改革更新，創(chuàng)造出一種全新的運行模式服務于電力行業(yè)。在計算機技術、電子技術、信息技術等逐漸融為一體的趨勢中，電氣自動化技術的運用變得更加泛。在熱電（火力發(fā)電）過程中引進電氣自動化技術的優(yōu)勢表現(xiàn)為：

①提升效率。馬鋼股份公司熱電廠每年向公司輸送大量的電能，電力行業(yè)是我國社會現(xiàn)代化生產(chǎn)的基礎條件。受早期社會技術條件的限制而影響了熱電廠生產(chǎn)效率的提升，每年企業(yè)生產(chǎn)電能耗損15%-30%左右。引進自動化生產(chǎn)技術后，電力生產(chǎn)效率顯著改善，使得電能生產(chǎn)量不斷增多。

②降低成本。煤、石油等原始材料是熱電（火力發(fā)電）的主要燃料，電能生產(chǎn)技術水平的落后會使得燃料消耗量增加，提高了熱電的成本投資。對熱電引進自動化技術后可保證各種燃料的充分燃燒，讓原始燃料的價值得到充分運用。在實際電能生產(chǎn)中能顯著降低成本投入而增加經(jīng)濟效益。

③技術革新。電氣自動化技術根本上是各類技術的融合體，包括：計算機、電子信息、電氣控制等多方面實用技術。把這一技術貫穿到熱電（火力發(fā)電）生產(chǎn)中，將推動熱電（火力發(fā)電）行業(yè)技術的革新，給發(fā)電作業(yè)人員的工作帶來很大的方便。同時，經(jīng)過一段時間的運用后也會促進熱電技術的改革。

④優(yōu)化資源。工業(yè)電能生產(chǎn)需投入各方面的資源，如：電力設備、燃燒原料、作業(yè)人員等，這些因素對電能產(chǎn)量的提升都有很大的影響。電氣自動化技術運用之后能協(xié)調(diào)好各項資源，通過人機操作模式降低生產(chǎn)人員的工作難度。另外，在自動化生產(chǎn)模式中也可及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障以及時處理。

⑤整合模式。自動化技術帶來的是一體化操作，熱電廠將擺脫傳統(tǒng)的生產(chǎn)作業(yè)方式而實現(xiàn)人機操控的新局面。使用各項自動化模式后，電力企業(yè)的生產(chǎn)將成為融合電子、信息、計算機等先進科技的組合，可從多個方面促進熱電（火力發(fā)電）方案的更新，實現(xiàn)了電能產(chǎn)量的增多以帶動生產(chǎn)效益。

2.電氣自動化技術在火力發(fā)電中的必要性

一般來說，傳統(tǒng)的熱電（火力發(fā)電）廠中的集散控制系統(tǒng)（DCS）主要是側重于對機、爐系統(tǒng)的簡單控制，而電氣系統(tǒng)的保護與安全裝置都可以基本實現(xiàn)獨立運行，諸如廠用電源切換裝置（ATS）和自動勵磁調(diào)節(jié)裝置（AVR）等都與集散控制系統(tǒng)（DCS）之間的信息互訪和交換量有限，對整個電氣自動化系統(tǒng)的反映信息量相對較少，也導致電氣系統(tǒng)的操作人員所關注的測量、參數(shù)等信息都無法在集散控制系統(tǒng)（DCS）中得到有效反映，這也就對電氣系統(tǒng)的操作人員運行系統(tǒng)造成了一定程度地不便，無法實現(xiàn)輕松、快捷、簡便的系統(tǒng)操作，非常不利于其對熱電廠的事故進行及時地分析與解決。因此，為了提高熱電（火力發(fā)電）廠中電氣系統(tǒng)的自動化水平，就必須改變傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)控制中對變送器和控制電纜大量安裝的情況，轉變過去硬接線一對一采集電氣信號的形式為現(xiàn)場總線技術和智能設備的結合形式，建立熱電廠的電氣系統(tǒng)通信網(wǎng)絡，充分利用其聯(lián)網(wǎng)信息多樣化和全面化的優(yōu)勢，進行電氣系統(tǒng)深層次的相關數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)熱電（火力發(fā)電）廠中電氣系統(tǒng)的自動化，提高整個熱電（火力發(fā)電）廠電氣自動化系統(tǒng)的運行和管理水平，這對于熱電（火力發(fā)電）廠的長遠發(fā)展發(fā)揮著至關重要的作用。

3.創(chuàng)新電氣自動化技術在火力發(fā)電中的系統(tǒng)配置

電氣自動化技術在熱電（火力發(fā)電）中的系統(tǒng)配置主要可以分為以下三種形式：I/O集中監(jiān)控方式、遠程智能I/O方式和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）方式。

3.1I/O集中監(jiān)控方式。I/O集中方式。是將電氣的各饋線在現(xiàn)場設置現(xiàn)場設備I/O接口，通過硬接線電纜與集控室DCSI/O通道相連，經(jīng)A/D處理后進人DCS組態(tài)，實現(xiàn)DCS對全廠電氣沒備的監(jiān)控。這種監(jiān)控方式優(yōu)點是速度對應快、運行維護好、監(jiān)控站的防護等級低，從而使DCS的造價下降，但由于電氣設備全部進入DCS監(jiān)控，隨著監(jiān)控對象的大量增加使DCS主機冗余的下降，電纜數(shù)量巨大，控制樓面積大，長距離電纜引進的干擾可能影響DCS的可靠性。

3.2遠程智能I/O方式。遠程智能I/O方式是在數(shù)據(jù)采集較集中月一離控制室較遠的現(xiàn)場設立遠程I/O采集柜（即現(xiàn)場A/D轉換機柜），現(xiàn)場設備I/O信號通過硬接線電纜與加采集柜相連，加采集柜與控制室DCS控制器主機柜通過光纖或雙絞線。遠程I/O具有節(jié)省大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)省控制樓面積、可靠性高等優(yōu)點智能化遠程I/O還可完成數(shù)據(jù)處理、自檢、自校正等功能。但I/O卡件、模擬量卡件及電量變送器還是不能減少。

3.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)方式?，F(xiàn)場總線是當今3C技術，即通信、計算機、控制技術發(fā)展的結合，是信息技術、網(wǎng)絡技術發(fā)展到控制領域和現(xiàn)場的體現(xiàn)?，F(xiàn)場總線廢棄了DCS的控制站及其輸人/輸出單元，從根本上改變了DCS集中與分散相結合的集散控制系統(tǒng)體系，通過將控制功能高度分散到現(xiàn)場設備這一途徑，實現(xiàn)了徹底的分散控制。

4.創(chuàng)新電氣自動化技術在熱電（火力發(fā)電）中的應用

4.1統(tǒng)一單元爐機組。創(chuàng)新電氣自動化技術在熱電（火力發(fā)電）中的應用，實現(xiàn)由機、電控制一體化向熱電廠機、爐、電一體化的單元制運行監(jiān)控方式轉化。這樣，熱電廠中集散控制系統(tǒng)（DCS）可以通過機、爐、電單元制的運行方式對整個火電機組的所有運行參數(shù)和狀態(tài)信息進行匯總和分析，最大限度地挖掘火電機組潛力，并發(fā)揮其自身特有的控制功能，最大限度地縮小控制室，實現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)的簡化，也就能夠最大可能地降低成本造價；同時，統(tǒng)一單元爐機組也便于火力發(fā)電中熱電廠信息管理系統(tǒng)（MIS）的信息采集，從而加強火電電網(wǎng)的統(tǒng)一運行和管理，完成中調(diào)AGC的相關指令和要求，提高電網(wǎng)的工作效率，使其保持在最經(jīng)濟和最佳的運行狀態(tài)。因此，統(tǒng)一單元爐機組有利于提高火電機組的監(jiān)控水平和自動化水平。

4.2創(chuàng)新控制保護手段。一般來說，在傳統(tǒng)的熱電（火力發(fā)電）中所采用的系統(tǒng)控制和保護手段為報警和連鎖，僅僅只能實現(xiàn)超限報警以及聯(lián)鎖跳機的波動性控制和保護。而通過創(chuàng)新電氣自動化技術，可以通過采用計算機的控制保護技術，實現(xiàn)對電氣自動化系統(tǒng)的運營檢測和故障診斷等，從而提前發(fā)現(xiàn)火電設備的系統(tǒng)隱患，并改變控制和保護策略，采取諸如系統(tǒng)冗余等一些主動性控制和保護措施，對系統(tǒng)故障的范圍進行自動控制，防患于未然，保證電氣自動化系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持運行狀態(tài)。另外，也可以使實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)設備從預防維護的被動和事故后維修轉化為預防維護的預知和設備維修的同時進行。

5.結語

熱電（火力發(fā)電）廠的電氣自動化運用，能提高火力發(fā)電系統(tǒng)管理的自動化和管理水平。自動化系統(tǒng)通過計算機、保護、測量、分層分布控制和通信技術，對熱電（火力發(fā)電）廠的電力系統(tǒng)的運行進行保護、控制和故障處理，這無疑是一項綜合性的管理系統(tǒng)。充分利用電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后信息全面的優(yōu)勢，成功實現(xiàn)電氣自動化的使用，完成較為復雜的電氣運行管理工作。

參考文獻

[1]張擁軍.優(yōu)化火電廠自動控制系統(tǒng)的重要性及對策[J].中國集體經(jīng)濟，2009.