火力發(fā)電廠中電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用分析

國(guó)平

【摘 要】經(jīng)濟(jì)的發(fā)展文需要電力供應(yīng)量的不斷增加和技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠得到了普遍的應(yīng)用。為了進(jìn)步提高設(shè)備的使用效率，文章闡述了傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)存在的問題，并從火力發(fā)電系統(tǒng)配置和火力發(fā)電應(yīng)用兩個(gè)方面，探討了其電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用措施，希望可以為促進(jìn)火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新、保障高效生產(chǎn)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠 電氣自動(dòng)化技術(shù) 創(chuàng)新 應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的日新月異，電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了一定的成效。但是隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的問題逐漸顯現(xiàn)，對(duì)火力發(fā)電廠的安全、高效和穩(wěn)定生產(chǎn)造成了阻礙。因此，分析火力發(fā)電廠中電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，對(duì)提高火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化的運(yùn)行水平，增強(qiáng)電氣控制安全性與可靠性有著積極的意義。

1 傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)存在的問題

（1）容易燒壞設(shè)備。當(dāng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)納入到集散控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)將會(huì)和AC220V和AC380V電壓一起串入到集散控制系統(tǒng)中。如果在設(shè)計(jì)和施工中，沒有做好強(qiáng)、弱電的隔離措施，將會(huì)大大增加弱電設(shè)備燒壞的幾率，進(jìn)而影響電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）操作監(jiān)護(hù)認(rèn)識(shí)不足。雖然集散控制系統(tǒng)中的控制軟件可以準(zhǔn)確處理用戶權(quán)限和權(quán)限分級(jí)，但是在操作監(jiān)護(hù)方面認(rèn)識(shí)不足，并沒有安裝在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)操作時(shí)，必須經(jīng)過監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行確認(rèn)的程序，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制造成了一定的阻礙。

（3）很多火力發(fā)電廠的電氣自動(dòng)壞系統(tǒng)納入到集散控制系統(tǒng)后，沒有保留用電快切、勵(lì)磁調(diào)節(jié)、繼電保護(hù)等裝置，而目前主流的集散控制系統(tǒng)中控制程序掃描周期為100～200ms，無法滿足火力發(fā)電廠用電快切、勵(lì)磁調(diào)節(jié)與電氣保護(hù)動(dòng)作等方面的要求，從而影響了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、靈敏性與可靠性。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在系統(tǒng)配置中的創(chuàng)新及應(yīng)用

火力發(fā)電廠中電氣自動(dòng)化技術(shù)在系統(tǒng)配置中主要采用集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程智能和現(xiàn)場(chǎng)總控三種方式。

（1）集中監(jiān)控方式。該方式是將電氣各饋線在設(shè)備中設(shè)置為I/0接口，由硬接線的電纜和集散控制系統(tǒng)中的I/0通道相互連接，然后經(jīng)過A/D的處理，進(jìn)入到集散控制組態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)對(duì)火電廠電氣設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)控。此監(jiān)控方式的優(yōu)勢(shì)是速度快、維護(hù)好，對(duì)監(jiān)控站防護(hù)等級(jí)要求不高，從而降低了集散控制系統(tǒng)造價(jià)，但是當(dāng)電氣設(shè)備都進(jìn)入到集散控制系統(tǒng)的監(jiān)控中，使得集控室中主機(jī)冗余下降，消耗電纜的數(shù)量增加，并且電纜帶來的干擾會(huì)影響集散控制系統(tǒng)的可靠性。

（2）遠(yuǎn)程智能方式。該方式是在離控制室比較遠(yuǎn)，并且數(shù)據(jù)采集相對(duì)集中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置遠(yuǎn)程I/0采集柜，用硬接線電纜將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的I/0型號(hào)和采集柜相互連接，采集柜和集散控制系統(tǒng)的主機(jī)柜利用光線或者雙絞線相連接，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。該方式可以降低電纜用量和安裝費(fèi)用，并且可以完成自檢、校正和數(shù)據(jù)處理等各項(xiàng)功能，可靠性相對(duì)較高，但是系統(tǒng)配置中的I/0卡件、電量變送器和模擬量卡件的數(shù)量仍然比較多。

（3）現(xiàn)場(chǎng)總控方式。該方式將控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合起來，時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)在控制領(lǐng)域的集中體現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)總控方式不需要集散控制系統(tǒng)的控制站與輸入和輸出單元，徹底改變了集散控制系統(tǒng)的集散體系，將控制功能全部分散到現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備上，真正實(shí)現(xiàn)了分散控制的目的，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新及應(yīng)用

（1）機(jī)組運(yùn)行監(jiān)控的創(chuàng)新。過去火力發(fā)電廠每年的電能耗損為15%～30%，通過電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以將機(jī)電控制的一體化轉(zhuǎn)化為爐機(jī)組一體化的監(jiān)控方式，這樣火力發(fā)電廠的集散控制系統(tǒng)就可以通過分析爐機(jī)組運(yùn)行方式，分析火電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)信息，例如爐膛溫度需要控制在±5%，利用熱電偶將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA DC電流信號(hào)或者1～5V DC電壓信號(hào)輸出等，充分挖掘和發(fā)揮火電機(jī)組的潛力與控制功能，進(jìn)而降低火電機(jī)組的成本造價(jià)。同時(shí)，爐機(jī)組的一體化有利于火力發(fā)電廠的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行信息采集，例如蒸汽溫度每下降5℃～10℃，效率將降低1%，所以采集蒸汽參數(shù)有利于控制鍋爐汽溫，從而提高火力發(fā)電廠運(yùn)行與管理的效率，以及爐機(jī)組監(jiān)控及自動(dòng)化水平，高效完成控制中心的指令與要求，確保電氣設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

（2）控制保護(hù)手段的創(chuàng)新?；鹆Πl(fā)電廠傳統(tǒng)的系統(tǒng)控制與保護(hù)手段為連鎖報(bào)警，只能完成超限報(bào)警和聯(lián)鎖跳機(jī)波動(dòng)性的保護(hù)與控制，而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)完成控制與保護(hù)措施，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷等，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備中的安全隱患，及時(shí)調(diào)整火電設(shè)備的控制及保護(hù)策略。例如采取系統(tǒng)冗余等主動(dòng)性的控制及保護(hù)措施，自動(dòng)控制系統(tǒng)故障，而數(shù)據(jù)中心的配電系統(tǒng)采用2+2冗余，分別以兩路10kv高壓的蓄電池組，3路熱備和1路冷備等，確保電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可以安全平穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)其從被動(dòng)維護(hù)到預(yù)防維護(hù)及維修的轉(zhuǎn)換。

（3）實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的全通信控制。目前火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)仍然不能利用集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全通信控制，在通信速度與系統(tǒng)的可靠性方面還需要完善。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)仍然需要硬接線連接。如果想實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的全通信控制，火力發(fā)電廠就需要妥善解決熱工工藝的連鎖問題，豐富電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視功能，提高電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化水平、控制水平、控制邏輯與運(yùn)行管理的水平。

（4）完善通用網(wǎng)絡(luò)?；鹆Πl(fā)電廠需要利用電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新，完善通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，開發(fā)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中通用的通訊產(chǎn)品，確保可以對(duì)火力發(fā)電廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)施監(jiān)督，以及管理系統(tǒng)、監(jiān)督系統(tǒng)與控制設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩ǎ瑢?shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的全集成自動(dòng)化。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，電氣自動(dòng)化技術(shù)關(guān)系到火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，其重要性毋庸置疑。火力發(fā)電廠只有認(rèn)真分析傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)存在的問題，做到電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用，才能真正保障電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

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