發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)設計原理與應用

趙鈺

摘要：隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，電氣綜合自動化系統(tǒng)在發(fā)電廠方面得到廣泛應用和快速發(fā)展，相比應用初期，電氣綜合自動化系統(tǒng)的測量控制理論和儀表控制系統(tǒng)有了很大的提高，新型材料和新技術的不斷出現(xiàn)，以及DCS網(wǎng)絡型分散控制系統(tǒng)的的引入，也使電氣綜合自動化系統(tǒng)在控制方面得到了很大進步。

關鍵詞：發(fā)電廠;電氣綜合自動化系統(tǒng);設計;應用

1 引言

在社會發(fā)展推動下，發(fā)電廠規(guī)模越來越大，容量不斷增加，同時，我國經(jīng)濟正處于蓬勃發(fā)展的重要時期，無論是各個生產(chǎn)行業(yè)，還是人們的日常生活對電能有著較大的依賴，無疑給電廠運營水平提出更高要求.因此，我國在發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)方面研究投入大量的財力、人力支持，取得了卓越成效.當前，電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)應用廣泛，提高了發(fā)電廠運營質(zhì)量及服務水平，對其進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2 電氣綜合自動化系統(tǒng)的設計原理

在發(fā)電廠中，電氣綜合自動化系統(tǒng)的主要作用是結(jié)合智能儀器，相關的計算機設備，工作人員的熱能工程知識，分析和控制發(fā)電廠系統(tǒng)和設備的熱力學參數(shù)，通過檢測、控制和管理，增加企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本和能耗，保障企業(yè)生產(chǎn)的安全進行。通過對電廠鍋爐以及相關的機組設備的自動化控制，使設備可以自主調(diào)整自身運行速度，適應不斷變化的實際情況，進而降低生產(chǎn)過程中的安全隱患，確保生產(chǎn)的安全進行。

對于絕大多數(shù)電氣綜合自動化系統(tǒng)而言，其組成部分主要包括測量系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，從結(jié)構和工作原理而言，測量系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)具有很大的相似性，主要組成部分都是引入的智能化設備和微處理器，通過智能計算機，實現(xiàn)對設備的遠程操作和控制，其核心就是計算機的相應操作系統(tǒng)。對于火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程的復雜性和熱力系統(tǒng)的龐大性而言，其不同之處在于惡劣生產(chǎn)環(huán)境下設備所面對的高溫、高壓、易燃等種種不利因素的考驗。

電氣綜合自動化系統(tǒng)的組成還包括了自動檢測、順序控制以及系統(tǒng)的自動報警裝置等眾多內(nèi)容，隨著新技術的發(fā)展和應用，火力發(fā)電廠也順應了發(fā)展潮流，紛紛向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變。

3 發(fā)電廠電氣自動控制系統(tǒng)設計

第一種情況通常叫做頻率的一次調(diào)整控制;第二種情況稱為頻率的二次調(diào)整控制;而第三種則稱為頻率的三次調(diào)整。這三種調(diào)整控制頻率的方式是有差別的。由調(diào)速器實現(xiàn)調(diào)頻以控制發(fā)電機組的輸出功率，其響應速度較快，可適應小負荷短時間的波動;對周期在10s至多2～3min以內(nèi)而幅度變化較大的負荷，已經(jīng)不能由調(diào)速器本身的調(diào)頻特性來進行調(diào)整控制，就需要由電力系統(tǒng)控制中心，根據(jù)系統(tǒng)的頻率以及與其他地區(qū)相連的輸電線上的功率的偏移程度，啟動AGC來進行控制負荷;對于周期在三分鐘以上的負荷波動，可以根據(jù)以往實測的負荷變化情況（即所謂的負荷曲線）和預測幾分鐘后總負荷變化趨勢，由計算機算出發(fā)電機組最經(jīng)濟的輸出功率，然后發(fā)出控制命令到各發(fā)電廠進行調(diào)整，即按經(jīng)濟調(diào)度實現(xiàn)負荷分配控制。

AGC是以控制調(diào)整發(fā)電機組輸出功率來適應負荷波動的反饋控制。電力系統(tǒng)中功率的不平衡將導致頻率的偏移，所以電網(wǎng)的頻率可以作為控制發(fā)電機輸出功率的一個信息。發(fā)電機組上的調(diào)速器能根據(jù)電力系統(tǒng)頻率變化自動地調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出功率，所以在某種意義上講也具有自動發(fā)電控制的功能，但通常不稱為自動發(fā)電控制。這里指的AGC是一種控制性能比較完善和作用較好的發(fā)電機輸出功率的自動控制。它利用電子計算機來實現(xiàn)控制功能，是一個小型的計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時也稱為AGC系統(tǒng)。

最簡單的AGC系統(tǒng)的結(jié)構，它是具有一臺發(fā)電機組和聯(lián)絡線的AGC系統(tǒng)。自動發(fā)電控制系統(tǒng)具有四個基本任務和目標：使全系統(tǒng)的發(fā)電機輸出功率和總負荷功率相匹配;將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)整控制到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值;控制區(qū)域間聯(lián)絡線的交換功率與計劃值相等，以實現(xiàn)各個區(qū)域內(nèi)有功功率和負荷功率的平衡;在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)各發(fā)電廠之間進行負荷的經(jīng)濟分配。

自動發(fā)電控制系統(tǒng)包括兩大部分：一是負荷分配器;根據(jù)電力系統(tǒng)頻率和其他有關測量信號，按照一定的調(diào)節(jié)控制準則確定各發(fā)電機組的最佳設定輸出功率。二是發(fā)電機組控制器根據(jù)負荷分配器所確定的各發(fā)電機組最佳輸出功率，控制調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性，使發(fā)電機組在電力系統(tǒng)額定頻率下所發(fā)出的實際功率與設定的輸出功率相一致。自動發(fā)電控制系統(tǒng)中的負荷分配器是根據(jù)所測量的發(fā)電機實際輸出功率和頻率偏差等信號按照一定的準則分配各臺發(fā)電機組輸出功率。

4 在發(fā)電廠設備保護中的應用

4.1 連鎖保護

發(fā)電廠在日常的運行過程中會遇到各種意想不到的事故及問題，進而造成電力系統(tǒng)無法進行正常的作業(yè)及工作。而在其中應用自動化技術，就可以有效地對相關的設備進行連鎖保護。在此情況之下，其設備一旦發(fā)生異常情況，就能夠自動、及時地切斷跳閘，進而就可以有效地阻斷發(fā)生故障的系統(tǒng)及設備，防止電力系統(tǒng)及相關的電氣設備受到不必要的牽連而造成更多的損失。

4.2 繼電保護

發(fā)電廠中的計算機設備是與繼電器直接相連的，由此就可以通過計算機來對其進行自動化控制及操作，進而對發(fā)電廠的繼電運行狀況進行實時監(jiān)控與調(diào)整。其繼電器的自動化保護工作主要就是依據(jù)其設備中電氣參量和熱工參數(shù)的相關標準與限制從而對設備的運行狀態(tài)進行保護，構成一個保護的回路狀態(tài)。

4.3 裝置保護

隨著科學技術的發(fā)展，發(fā)電廠在生產(chǎn)的過程中所接觸與涉及的設備越來越多，其中不僅包括傳統(tǒng)的機械化設備，同時還包括現(xiàn)代化的電氣設備。而電氣自動化技術的運用可以將電力裝置有效、協(xié)調(diào)地進行搭配，由此就可以讓電廠保護設備依據(jù)相關的指令及程序進行有效的運行，進而防止電力設備受到外界干擾，產(chǎn)生故障或者問題。

4.4 防雷保護

在發(fā)電廠中應用自動化的運行模式，能夠?qū)ο嚓P的電氣設備增加相對應的保護與控制的措施及方式。通常情況下，都會通過增加防雷器來加強發(fā)電廠在日常運行過程中設備抵抗雷擊的能力，能夠有效避免其設備產(chǎn)生不必要的損失。

5 結(jié)語

在科學技術日新月異的當下，發(fā)電廠的電氣綜合自動化系統(tǒng)已經(jīng)成為一種發(fā)展的方向與趨勢，做好電氣綜合自動化系統(tǒng)的建設能夠有效提升發(fā)電廠的運行效率與經(jīng)濟效益。同時，應用電氣綜合自動化系統(tǒng)還能夠有效地減少相關資源的消耗，進而降低發(fā)電廠的運行成本，提升其在市場競爭中的地位。

參考文獻：

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