大型火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

趙慶明

摘 要：為了保證火電廠運(yùn)行階段各部分都有良好的安全、穩(wěn)定性，應(yīng)能認(rèn)識(shí)到自動(dòng)監(jiān)控體系的重要性，并能結(jié)合火電廠運(yùn)行階段的實(shí)際需要和監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)制定相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行方案，保證火電廠運(yùn)行的可靠性。本文就火力發(fā)電廠中的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；發(fā)電；火電；監(jiān)控；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在電力能源成為當(dāng)代社會(huì)主要?jiǎng)恿δ茉吹谋尘跋拢瑸榱吮ＷC社會(huì)電能供應(yīng)的穩(wěn)定性，現(xiàn)代火電廠的發(fā)電設(shè)備數(shù)量、占地規(guī)模的、設(shè)備強(qiáng)度都得以優(yōu)化，使其能產(chǎn)生充足的電能。但在火力類型發(fā)電站這種發(fā)展趨勢(shì)下，發(fā)電廠在監(jiān)管方面的難度也在增強(qiáng)，需要使用更加高效的自動(dòng)監(jiān)控模式來(lái)監(jiān)管電廠的正常運(yùn)行，避免電廠運(yùn)行出現(xiàn)故障。

1 火電廠當(dāng)中自動(dòng)監(jiān)控模式概述

1.1 監(jiān)控范圍分析

現(xiàn)代火電廠當(dāng)中的設(shè)備類型以及設(shè)備總體數(shù)量較多，而火電廠作為一個(gè)完整的整體，一旦其中的某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問(wèn)題，則有可能導(dǎo)致整個(gè)火電廠的運(yùn)行情況受到影響，因此在對(duì)火電廠進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的時(shí)候，要做好各個(gè)運(yùn)行設(shè)備以及主要部分的安全監(jiān)控工作。

現(xiàn)代火力類型電廠監(jiān)控方面，其監(jiān)控內(nèi)容包括發(fā)電機(jī)設(shè)備變壓器組件、火電廠電源部分，主廠房及各部分照明電源系統(tǒng)、電廠工作信號(hào)、傳輸部件、管理系統(tǒng)的運(yùn)行等方面。

1.2 監(jiān)控模式分析

電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控模式存在多種多樣，當(dāng)前主要方案為：硬接線和現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合的方式；每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基礎(chǔ)的電氣監(jiān)控系統(tǒng)；以及傳統(tǒng)硬接線方式。

（1）現(xiàn)場(chǎng)總線與硬接線結(jié)合模塊，發(fā)變組、廠用電源系統(tǒng)、機(jī)爐等電動(dòng)機(jī)的控制由DCS通過(guò)硬接線連接實(shí)現(xiàn)，ECMS只監(jiān)測(cè)不控制，對(duì)于與電動(dòng)機(jī)、發(fā)變組、廠用電源系統(tǒng)的控制相關(guān)的重要的信號(hào)通過(guò)硬接線與DCS相連。所有設(shè)備的模擬量、保護(hù)信息可通過(guò)ECMS系統(tǒng)向DCS轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）完全現(xiàn)場(chǎng)總線模塊全，除發(fā)變組、保安電源、機(jī)爐等重要電動(dòng)機(jī)的控制由DCS通過(guò)硬接線連接實(shí)現(xiàn)，ECMS只監(jiān)測(cè)不控制外，其余電氣廠用電系統(tǒng)均納入該ECMS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于一些與發(fā)變組相關(guān)的重要控制和信號(hào)，以及主廠房?jī)?nèi)保安電源設(shè)備的控制和信號(hào)，同時(shí)通過(guò)硬接線與DCS相連。

（3）全硬接線納入DCS模塊，電氣發(fā)變組、廠用電系統(tǒng)、機(jī)爐等電動(dòng)機(jī)等所有信號(hào)和控制通過(guò)硬接線接至DCS，即電氣全納入DCS方式。采用與DCS相同的軟件、硬件設(shè)備，共用工程師站、操作員管理站、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線與硬接線方案或完全現(xiàn)場(chǎng)總線方案采用分層分布的設(shè)計(jì)思路，將所有電氣信息分為運(yùn)行監(jiān)視信息和管理信息，將運(yùn)行監(jiān)視信息送至DCS，將管理信息送入ECMS的工程師站進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備自動(dòng)管理、培訓(xùn)等高級(jí)管理功能，真正做到電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化，而目前有許多基于電氣特點(diǎn)的成熟的電氣運(yùn)行管理軟件供選用，不需考慮新軟件開發(fā)費(fèi)用。

2 火電廠當(dāng)中自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)分析

在開展火電廠中自動(dòng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要能注意每個(gè)部分功能的特殊性，并能從監(jiān)控設(shè)備的實(shí)際用途以及覆蓋范圍角度進(jìn)行分析，保證火電廠的運(yùn)行能在有效的監(jiān)控之下。

2.1 自動(dòng)監(jiān)控體系的信息采集

在火電廠自動(dòng)監(jiān)控體系當(dāng)中，信息采集系統(tǒng)是自動(dòng)監(jiān)控體系能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，需要通過(guò)多種類型的監(jiān)控設(shè)備對(duì)火電廠運(yùn)行情況、火災(zāi)等意外情況進(jìn)行監(jiān)管，只有信息采集系統(tǒng)收集到了完整、全面的信息才能保證后續(xù)，信息處理以及特殊情況應(yīng)對(duì)措施能有效進(jìn)行。目前火電廠中的信息收集以及檢測(cè)設(shè)備所能檢測(cè)到的信息覆蓋面較多，除了標(biāo)志性的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化外，還能檢測(cè)到火電廠系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行信號(hào)狀態(tài)以及其他設(shè)備信號(hào)變化情況。

現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備的性能有所提升，監(jiān)控設(shè)備在運(yùn)行中能對(duì)火電廠運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行定時(shí)信息采集，在相隔一段時(shí)間之后對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，由于所采集到的信息類型較多，為了能將信息以統(tǒng)一的類型呈現(xiàn)出來(lái)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還要能科學(xué)的進(jìn)行信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理、數(shù)據(jù)濾波處理以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的內(nèi)容更新。

其次，自動(dòng)監(jiān)測(cè)以及信息都只是基礎(chǔ)性的操作內(nèi)容，需要通過(guò)使用這些數(shù)據(jù)作為電廠管理的基礎(chǔ)，以便自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能有效的采取應(yīng)對(duì)措施，這些設(shè)備安全應(yīng)對(duì)措施一般會(huì)包括信號(hào)報(bào)警提示、信息安全保護(hù)等類型的操作。

2.2 系統(tǒng)監(jiān)視操作以及報(bào)警功能

在現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，為了保證電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性以及設(shè)備運(yùn)行的安全性，在使用監(jiān)控設(shè)備對(duì)火電廠實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行分析的時(shí)候，還可借助檢測(cè)設(shè)備的性能，對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)管。現(xiàn)代監(jiān)控錄像設(shè)備以及液晶類型顯像設(shè)備的清晰度都較高，這樣也就能更為清晰精準(zhǔn)的對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，以圖像的形式還原火電廠各部分的運(yùn)行情況、安全狀態(tài)。

安全報(bào)警功能也是火電廠自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系中不可缺少的關(guān)鍵性功能，通過(guò)安全警報(bào)功能的使用，就能在不正常運(yùn)行狀態(tài)或者是危險(xiǎn)情況出現(xiàn)的第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，讓安全管理人員能認(rèn)識(shí)到電廠中存在的問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，避免突發(fā)事件擴(kuò)大而造成更為嚴(yán)重的影響。

2.3 監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行模式分析

在電廠中當(dāng)自動(dòng)化類型監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行大量的信息數(shù)據(jù)處理，一般信息數(shù)據(jù)處理當(dāng)中要能按照設(shè)備運(yùn)行中的有功情況、無(wú)功情況數(shù)據(jù)以及功率數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。其次火電廠中設(shè)備保護(hù)的動(dòng)作電位變化情況也是需要統(tǒng)計(jì)分析。在自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備各部分性能都在提升的情況下，設(shè)備所能處理的信息內(nèi)容也在增多，從而全面的保證火電廠的安全運(yùn)行，這些設(shè)備內(nèi)容通常會(huì)包括火電廠運(yùn)行中線損情況、電廠設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷、發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行效率，以便根據(jù)這些信息內(nèi)容更加全面地制定安全管理計(jì)劃，避免火電廠運(yùn)行中出現(xiàn)安全問(wèn)題。

2.4 時(shí)鐘同步設(shè)定管理

在運(yùn)用自動(dòng)監(jiān)控對(duì)電廠設(shè)備進(jìn)行管理以及進(jìn)行檢測(cè)記錄追溯的時(shí)候，需要有統(tǒng)一的時(shí)間作為追溯管理的基礎(chǔ)，尤其是在追溯火電廠中各種設(shè)備檢查記錄的時(shí)候，如果存在時(shí)間不同步的情況，那么就會(huì)影響對(duì)于事故的還原效果，尤其是在大范圍追溯中，需要對(duì)眾多部分運(yùn)行安全性進(jìn)行監(jiān)控分析的時(shí)候，需要各個(gè)監(jiān)控設(shè)備之間有統(tǒng)一的時(shí)間同步頻率。在實(shí)際的時(shí)間頻率調(diào)整當(dāng)中，常以衛(wèi)星時(shí)間顯示設(shè)備作為基準(zhǔn)，使火電廠系統(tǒng)設(shè)備、火電廠機(jī)組保護(hù)設(shè)備、電廠網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備以及繼電保護(hù)設(shè)備的時(shí)間能同步在一個(gè)相同的頻率范圍內(nèi)，避免因時(shí)間差異所造成的問(wèn)題的。

另外，在火電廠中各種設(shè)備的運(yùn)行，也可能由于各種因素而出現(xiàn)設(shè)備無(wú)法接收到衛(wèi)星時(shí)間信號(hào)的情況，則需要火電廠監(jiān)控設(shè)備當(dāng)中的工作者能注意到這一情況，并采用人工授時(shí)的處理措施來(lái)保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

火電廠在現(xiàn)代依舊是主要的電力生產(chǎn)源，面對(duì)社會(huì)對(duì)于電力能源需求量的飆升，火電廠常會(huì)采用更新機(jī)組設(shè)備、擴(kuò)大機(jī)組規(guī)模的方式提升火電廠的發(fā)電效率以及電能總產(chǎn)量，但這種電能產(chǎn)量增長(zhǎng)模式也需要以高效的安全監(jiān)管作為技術(shù)支持。一旦電能監(jiān)管不到位或者出現(xiàn)了監(jiān)管盲區(qū)，那么就會(huì)給火電廠的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，但在過(guò)去的安全監(jiān)管當(dāng)中，主要是采用人工方式進(jìn)行的監(jiān)管管理，由于工作人員體能因素以及心理思想因素的影響，導(dǎo)致火電廠中的安全監(jiān)管可能存在疏漏。因此火電廠要能在運(yùn)行中加在安全監(jiān)管方面的投資，建立自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，推動(dòng)火電廠運(yùn)行管理的安全發(fā)展。

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