探析電氣工程及其自動化技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用

孫孝文

（陜西煤業(yè)化工集團有限責(zé)任公司，陜西西安 710000）

0 引言

人們對于新型能源的需求，使得各種自動化、智能化技術(shù)逐漸應(yīng)用于各種電氣工程項目中。在發(fā)電廠發(fā)電運行環(huán)節(jié)，有效利用電氣工程及其自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電項目管理效率質(zhì)的飛躍，充分激發(fā)發(fā)電廠運行管理潛力。英、美等發(fā)達(dá)國家，每年都會投入大量資金進(jìn)行電氣工程及其自動化技術(shù)研究，而我國在這方面的科研起步較晚，雖然取得一定成果，但同世界頂級水平仍有一定差距。

1 電氣工程及其自動化技術(shù)概念介紹

電氣工程是指將電子、光子相關(guān)的現(xiàn)代信息工程，而電氣工程及其自動化技術(shù)是指一切與電氣工程相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)計算機應(yīng)用領(lǐng)域，包括發(fā)電站、電網(wǎng)調(diào)度等項目，結(jié)合多領(lǐng)域在電氣工程建設(shè)工作方面的預(yù)期效果，切實提高電氣工程運行管理效率。實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，電氣工程及其自動化技術(shù)有著較強的實踐性，工作人員需要具備較為專業(yè)的知識應(yīng)用背景，并且具備一定的訓(xùn)練才能夠上崗就業(yè)。只有這樣，才能夠發(fā)揮其應(yīng)用管理的時效性，有效加強電力電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、機電一體化等技術(shù)融合[1]。

2 電氣工程及其自動化技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展推動了電氣工程及其自動化技術(shù)應(yīng)用水平的不斷提高，自動控制領(lǐng)域越來越廣闊，有效降低發(fā)電廠人工作業(yè)管理時存在的安全隱患。但這也對發(fā)電廠自動化技術(shù)水平有了更高要求，尤其在網(wǎng)絡(luò)安全、斷電保護(hù)等方面，更要注重區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的安全性管理，提高網(wǎng)絡(luò)通信的保護(hù)措施。電氣工程及其自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，使得不同發(fā)電廠對于電器設(shè)備的選取參數(shù)及運行狀態(tài)要求不同，不同設(shè)備之間存在一定的兼容性問題，降低了電氣工程設(shè)備的二次利用率，增加成本支出。此外，電氣工程自動化技術(shù)的運作不可避免需要大量的能源支持，若沒有充足能源支撐，將無法實現(xiàn)其在發(fā)電廠作業(yè)中的正常工作狀態(tài)，因此，如何在設(shè)計環(huán)節(jié)完成電氣設(shè)備及其自動化節(jié)能應(yīng)用，是一個重要研究項目。

3 電氣工程及其自動化技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用措施

3.1 構(gòu)建通用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

發(fā)電廠自動化控制環(huán)節(jié)，通用性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種重要的運行服務(wù)項目，實現(xiàn)通用性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠有效提高發(fā)電廠運行效率，從而構(gòu)建發(fā)電廠最優(yōu)化管理模式，實現(xiàn)發(fā)電廠自動化運行目標(biāo)。電氣系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠在發(fā)電廠日常工作環(huán)節(jié)完成數(shù)據(jù)采集分析工作，可以在不同自動化設(shè)備之間設(shè)置隔離棒，用來實時采集相關(guān)組件信息數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)模擬、開關(guān)控制、脈沖調(diào)劑等項目，都屬于這個處理范疇。傳統(tǒng)自動化技術(shù)在發(fā)電廠發(fā)電應(yīng)用環(huán)節(jié)，要求系統(tǒng)在完成DCS相關(guān)要求的同時，對相關(guān)控制問題進(jìn)行優(yōu)化處理，這就造成發(fā)電廠自動化系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)之間的部分硬接線效果較差，無法保證后期控制管理效果。而通用性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理模式的應(yīng)用，可以借助多層連鎖報警的方式，實現(xiàn)發(fā)電廠自動化控制，從而實現(xiàn)連鎖跳機的保護(hù)作用，有效控制機體波動性。借助發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)備，在不同部門之間創(chuàng)建較為高效的信息傳遞渠道，保證上級系統(tǒng)的所有指令都能被傳送到每一個分機系統(tǒng)中，并進(jìn)行相應(yīng)的分析處理。電氣工程及其自動化技術(shù)在發(fā)電廠中的應(yīng)用，能夠很好地對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，提供相應(yīng)的系統(tǒng)化保障服務(wù)，保證發(fā)電廠正常運行，提高整體項目的安全性。

3.2 實現(xiàn)動態(tài)無功補償

動態(tài)無功補償模式又被稱為靜止同步補償器，如圖1所示，其補償效果是早期的電容器、同步調(diào)相機無法媲美的，具有較高的補償效率。電氣工程及其自動化技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用過程中，能夠建立并保障網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，有效延長發(fā)電廠的使用壽命。其核心技術(shù)主要分為靜止無功補償器（Static Var Compensator，SVC），如圖 2所示，和靜止無功發(fā)生器（Static Var Generator，SVG）兩種裝置，但近年來SVG技術(shù)的不斷發(fā)展，使其逐漸取代了SVC的市場地位。借助計算機系統(tǒng)軟件實現(xiàn)發(fā)電廠設(shè)備聯(lián)網(wǎng)管理需求，克服不同廠商設(shè)備之間的兼容性調(diào)節(jié)問題，在實際工作中，動態(tài)無功補償模式可以根據(jù)發(fā)電廠電壓調(diào)節(jié)需要，控制調(diào)節(jié)速度及精度要求。以SVG為例，其動態(tài)無功補償原理是通過改變發(fā)電廠的電壓，通過系統(tǒng)指令進(jìn)行發(fā)電廠機械設(shè)備運作方式的控制效果，實現(xiàn)電壓增幅的變化，完成無功功率的使用目的。

圖1 動態(tài)無功補償設(shè)備

圖2 靜止無功補償器

雖然現(xiàn)階段沒有對所有發(fā)電廠進(jìn)行強制性全容量SVG要求，但要自覺加裝動態(tài)無功補償設(shè)備，隨著發(fā)電廠作業(yè)過程中電氣工程及其自動化技術(shù)的應(yīng)用普及，逐漸加強對電網(wǎng)動態(tài)無功補償必要性的深入認(rèn)識和規(guī)范修訂，未來安裝SVG可能成為大型并網(wǎng)建設(shè)必然要求。應(yīng)用SVG中的同步鎖相、蓄電池以及SPWM等技術(shù)，保證發(fā)電廠電氣工程及其自動化技術(shù)管理工作中，負(fù)荷轉(zhuǎn)移工作的順利完成，并具備一定的預(yù)警故障診斷功能。一旦發(fā)電自動化設(shè)備之間的連接出現(xiàn)間隙，此時可以使用中壓配電的模式，大幅提高電氣工程內(nèi)內(nèi)動態(tài)無功補償控制力度，保證發(fā)電工作效率[2]。

3.3 電網(wǎng)自動調(diào)度應(yīng)用

電網(wǎng)自動調(diào)度應(yīng)用主要針對發(fā)電廠運行過程中的各個環(huán)節(jié)的管理和控制，電氣工程及其自動化技術(shù)的合理應(yīng)用，是現(xiàn)代發(fā)電廠發(fā)展的重要方向，在進(jìn)行發(fā)電廠自動化改革研究工作中，不能忽視其自動調(diào)度的管理作用。電網(wǎng)調(diào)度作為發(fā)電廠自動化應(yīng)用中的常規(guī)工程，其任務(wù)完成條件是具備一臺將所有電子設(shè)備進(jìn)行連接的高效處理計算機，并配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)處理條件，例如，一臺大顯示屏能夠有效提高發(fā)電廠電網(wǎng)調(diào)度服務(wù)器處理效率。在這種工作環(huán)境下，傳統(tǒng)的人工調(diào)度模式將會被自動化調(diào)度模式取代，結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)處理，實現(xiàn)發(fā)電廠與調(diào)度中心之間的需求合理分配，從而實現(xiàn)電網(wǎng)自動調(diào)度功能。作為電器工程項目中的重要一環(huán)，電網(wǎng)自動調(diào)度能夠?qū)λ邪l(fā)電廠運行設(shè)備進(jìn)行控制，同電氣工程運行質(zhì)量有著重要關(guān)系，逐漸擺脫人工作業(yè)束縛。強調(diào)發(fā)電廠相關(guān)數(shù)據(jù)的自動化整合及自動化收集，并將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效調(diào)度，從而適應(yīng)發(fā)電市場發(fā)展需求。

3.4 革新發(fā)電廠保護(hù)手段

常規(guī)發(fā)電廠的系統(tǒng)控制方法都是相互連接的，在這種管理模式下，發(fā)電廠報警系統(tǒng)只能夠在設(shè)備鎖定時才能被觸發(fā)，并且需要超過相應(yīng)時間限制條件才能夠發(fā)揮作用。由此可見，這種傳統(tǒng)發(fā)電廠控制裝置的應(yīng)用空間極其有限，不能夠進(jìn)行復(fù)雜情況的報警工作處理，無法進(jìn)行有效的故障處理。在《大型風(fēng)電場并網(wǎng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范（NB/T 31003—2011）》中對于發(fā)電廠電壓范圍有著明確要求：并網(wǎng)點電壓要在額定電壓-4%～+8%之間，若不處于這個區(qū)間內(nèi)，則無法保證發(fā)電廠的發(fā)電調(diào)節(jié)效率。而電氣工程及其自動化技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用，能夠有效控制整個發(fā)電系統(tǒng)的誤差，有效提高發(fā)電廠電氣性能，完成機器設(shè)備、發(fā)電火爐、控制電源等系統(tǒng)項目的綜合控制。在這種控制模式下，能夠幫助發(fā)電廠收集所有電器設(shè)備使用數(shù)據(jù)，包含電壓變化、電量輸出、有功功率浮動變化等，及時對相關(guān)發(fā)電信息進(jìn)行處理，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施[3]。

4 結(jié)論

電氣工程及其自動化技術(shù)的應(yīng)用，有利于實現(xiàn)發(fā)電廠作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，可以通過建立電氣工程自動化模型等方式，加強對發(fā)電廠內(nèi)部設(shè)備的控制管理。打破傳統(tǒng)發(fā)電管理模式下的發(fā)展禁錮，體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要意義，實現(xiàn)自動化技術(shù)的進(jìn)一步升級創(chuàng)新。確保電力系統(tǒng)工程的安全、穩(wěn)定運行，有效控制資源的利用效率，減少資源的浪費，降低人力資源和時間成本的投入，將產(chǎn)生的經(jīng)濟效益用于提高發(fā)電廠工業(yè)技術(shù)競爭力，提高經(jīng)濟利潤。