電氣自動化技術(shù)在熱電廠中的應(yīng)用分析

杜維峰+王移州

摘 要：電氣自動化技術(shù)憑借其高效率的使用性能在火力發(fā)電中的運(yùn)用更為廣泛，企業(yè)需順應(yīng)技術(shù)發(fā)展需要開展電氣自動化研究。電氣自動化技術(shù)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(shù)的重要性。電氣自動化技術(shù)的推廣促進(jìn)了火力發(fā)電模式的革新。針對這一點(diǎn)，文章分析了電氣自動化模式的實(shí)際運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；熱電（火力發(fā)電）；運(yùn)用；創(chuàng)新

1.電氣自動化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

電氣自動化技術(shù)主要是針對電能、電力設(shè)備、電力技術(shù)等3個方面實(shí)施改革更新，創(chuàng)造出一種全新的運(yùn)行模式服務(wù)于電力行業(yè)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等逐漸融為一體的趨勢中，電氣自動化技術(shù)的運(yùn)用變得更加泛。在熱電（火力發(fā)電）過程中引進(jìn)電氣自動化技術(shù)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(chǔ)條件。受早期社會技術(shù)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(jìn)自動化生產(chǎn)技術(shù)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(shù)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(jìn)自動化技術(shù)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(yùn)用。在實(shí)際電能生產(chǎn)中能顯著降低成本投入而增加經(jīng)濟(jì)效益。

③技術(shù)革新。電氣自動化技術(shù)根本上是各類技術(shù)的融合體，包括：計(jì)算機(jī)、電子信息、電氣控制等多方面實(shí)用技術(shù)。把這一技術(shù)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(shù)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(yùn)用后也會促進(jìn)熱電技術(shù)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(shè)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(shù)運(yùn)用之后能協(xié)調(diào)好各項(xiàng)資源，通過人機(jī)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(shù)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(shí)現(xiàn)人機(jī)操控的新局面。使用各項(xiàng)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(jì)算機(jī)等先進(jìn)科技的組合，可從多個方面促進(jìn)熱電（火力發(fā)電）方案的更新，實(shí)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(shù)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(cè)重于對機(jī)、爐系統(tǒng)的簡單控制，而電氣系統(tǒng)的保護(hù)與安全裝置都可以基本實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)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(dǎo)致電氣系統(tǒng)的操作人員所關(guān)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(yùn)行系統(tǒng)造成了一定程度地不便，無法實(shí)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(jìn)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(zhuǎn)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(shù)和智能設(shè)備的結(jié)合形式，建立熱電廠的電氣系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，充分利用其聯(lián)網(wǎng)信息多樣化和全面化的優(yōu)勢，進(jìn)行電氣系統(tǒng)深層次的相關(guān)數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)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(yùn)行和管理水平，這對于熱電（火力發(fā)電）廠的長遠(yuǎn)發(fā)展發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

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

電氣自動化技術(shù)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(yuǎn)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(shè)置現(xiàn)場設(shè)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(jìn)人DCS組態(tài)，實(shí)現(xiàn)DCS對全廠電氣沒備的監(jiān)控。這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是速度對應(yīng)快、運(yùn)行維護(hù)好、監(jiān)控站的防護(hù)等級低，從而使DCS的造價下降，但由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入DCS監(jiān)控，隨著監(jiān)控對象的大量增加使DCS主機(jī)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(jìn)的干擾可能影響DCS的可靠性。

3.2遠(yuǎn)程智能I/O方式。遠(yuǎn)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(yuǎn)的現(xiàn)場設(shè)立遠(yuǎn)程I/O采集柜（即現(xiàn)場A/D轉(zhuǎn)換機(jī)柜），現(xiàn)場設(shè)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(jī)柜通過光纖或雙絞線。遠(yuǎn)程I/O具有節(jié)省大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)省控制樓面積、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)智能化遠(yuǎn)程I/O還可完成數(shù)據(jù)處理、自檢、自校正等功能。但I(xiàn)/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。現(xiàn)場總線是當(dāng)今3C技術(shù)，即通信、計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)合，是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到控制領(lǐng)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(jié)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(shè)備這一途徑，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。

4.創(chuàng)新電氣自動化技術(shù)在熱電（火力發(fā)電）中的應(yīng)用

4.1統(tǒng)一單元爐機(jī)組。創(chuàng)新電氣自動化技術(shù)在熱電（火力發(fā)電）中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)由機(jī)、電控制一體化向熱電廠機(jī)、爐、電一體化的單元制運(yùn)行監(jiān)控方式轉(zhuǎn)化。這樣，熱電廠中集散控制系統(tǒng)（DCS）可以通過機(jī)、爐、電單元制的運(yùn)行方式對整個火電機(jī)組的所有運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息進(jìn)行匯總和分析，最大限度地挖掘火電機(jī)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(shí)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(jī)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(qiáng)火電電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理，完成中調(diào)AGC的相關(guān)指令和要求，提高電網(wǎng)的工作效率，使其保持在最經(jīng)濟(jì)和最佳的運(yùn)行狀態(tài)。因此，統(tǒng)一單元爐機(jī)組有利于提高火電機(jī)組的監(jiān)控水平和自動化水平。

4.2創(chuàng)新控制保護(hù)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(hù)手段為報警和連鎖，僅僅只能實(shí)現(xiàn)超限報警以及聯(lián)鎖跳機(jī)的波動性控制和保護(hù)。而通過創(chuàng)新電氣自動化技術(shù)，可以通過采用計(jì)算機(jī)的控制保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)營檢測和故障診斷等，從而提前發(fā)現(xiàn)火電設(shè)備的系統(tǒng)隱患，并改變控制和保護(hù)策略，采取諸如系統(tǒng)冗余等一些主動性控制和保護(hù)措施，對系統(tǒng)故障的范圍進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)。另外，也可以使實(shí)現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)設(shè)備從預(yù)防維護(hù)的被動和事故后維修轉(zhuǎn)化為預(yù)防維護(hù)的預(yù)知和設(shè)備維修的同時進(jìn)行。

5.結(jié)語

熱電（火力發(fā)電）廠的電氣自動化運(yùn)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(jì)算機(jī)、保護(hù)、測量、分層分布控制和通信技術(shù)，對熱電（火力發(fā)電）廠的電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)、控制和故障處理，這無疑是一項(xiàng)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(shí)現(xiàn)電氣自動化的使用，完成較為復(fù)雜的電氣運(yùn)行管理工作。

參考文獻(xiàn)

[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(jì)，2009.