火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展

吳明

摘要：火力發(fā)電廠電氣自動化是通過對主控室、發(fā)電機、鍋爐等設備進行協(xié)調控制，做到集中、自動的管理與控制，將各設備的數(shù)據(jù)共享，使得在一定的數(shù)據(jù)處理和分析基礎上，完成電氣自動化系統(tǒng)的建設。為了能夠加強火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)的建設，本文對自動化系統(tǒng)的基本功能、特點和現(xiàn)狀進行探討，提出幾點發(fā)展策略。

關鍵字：火力發(fā)電廠;廠用電氣自動化系統(tǒng);發(fā)展趨勢;發(fā)展現(xiàn)狀

1、前言

隨著經(jīng)濟和科學技術的不斷發(fā)展和進步，火力發(fā)電廠的自動化已經(jīng)得到了非?？焖俚陌l(fā)展。而在新時代的發(fā)展下，火電廠必須要能夠保證機組工作的最大限度，提高發(fā)電效率，降低能源消耗成本，達到更加先進的技術和自動化程度才能夠滿足當代人們的用電需要。所以當下火力發(fā)電廠的主要工作就是保證生產過程的自動化和管理的現(xiàn)代化。本文即分析國內的火力發(fā)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展要點，展望電氣綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展遠景和目標。

2、火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及相關問題

2.1火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀

我國目前大多數(shù)的火力發(fā)電廠都采用的是DCS系統(tǒng)技術，該技術能夠有效地提高熱力系統(tǒng)的自動化水平，在多年來的使用中獲得了更加顯著的經(jīng)濟社會效益，但是電氣系統(tǒng)（ECS系統(tǒng)）的自動化還有許多缺點，其故障率較高，并且需要投入較多的維護資源，就算是如此其自動化程度依然較低，這也導致了DCS系統(tǒng)與ECS系統(tǒng)在使用的過程中會出現(xiàn)銜接不到位的情況。為了解決這個問題，在電氣行業(yè)現(xiàn)階段，火力發(fā)電廠要特別對ECS系統(tǒng)系統(tǒng)進行改進和優(yōu)化，做好對ECS系統(tǒng)的運行管理工作，加強技術優(yōu)化工作，使得電氣系統(tǒng)控制自動化程度加深，并且提高安全性和可靠性[1]。

2.2電氣自動化系統(tǒng)顯露出的問題

目前很多新建設的火力發(fā)電廠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)等工作都是通過硬接線的方法來與DCS系統(tǒng)相接，這雖然有效的促進了電氣控制中的一些例如畫面監(jiān)控、軟手操等問題的解決，但是因為火力發(fā)電廠之中，很多電力設備之間都是分散式的安置方式，并且采用的是集中控制方式，而這些會造成一些較為嚴重的問題。首先是電流、電壓都需要經(jīng)過特殊的變送器來轉換成數(shù)字量，然后才能夠進入DCS系統(tǒng)后使用，因為數(shù)據(jù)量比較大，所以還需要配置一定數(shù)量的變送器才可以，這將花費巨大的資源。其次是主控制室內為了各項設備的控制還需要鋪設一定量的電纜，這就導致在建設過程中需要較長的施工周期，難度較高。再然后，因為DCS系統(tǒng)無法實現(xiàn)對電流、電壓故障過程中的波段錄制，且不包括電度計量功能，使得在出現(xiàn)故障的時候維修人員無法做到更好的分析和處理工作。最后則是因為DCS系統(tǒng)和各個設備之間缺乏相應的通信設備，也缺乏智能化的管理系統(tǒng)，所以也就導致系統(tǒng)無法實現(xiàn)高度的自動化。另外，在數(shù)據(jù)連接方面，隨著科技的發(fā)展目前很多設備都實現(xiàn)了設備的小型化，但是很多設備都無法與DCS進行連接，導致了數(shù)據(jù)無法共享。

3、火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)的優(yōu)化策略

3.1火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)涉及到的技術

首先是網(wǎng)絡通訊技術，需要有網(wǎng)絡通信技術才能夠做到對ECS系統(tǒng)的高度控制，做到各電機之間的有效配合。由于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡通信技術存在速率低、傳輸不平衡、主機數(shù)量少、功能拓展困難等問題，所以目前很多商家都將目光轉移到了在工業(yè)中采用的控制技術，也就是現(xiàn)場總線技術。該技術雖然具有非常好的通訊能力，運用過程也很快速，并且具有一定的靈活性。但是因為標準的不同意以及設計較為簡陋，一旦出現(xiàn)一處故障，即有可能造成整個系統(tǒng)崩潰，所以本文選取以太網(wǎng)來作為電氣自動化的通訊系統(tǒng)。其次是分層分布技術，分層分布技術的綜合IED安裝在開關設備附近，并且與通訊網(wǎng)相連接，這種優(yōu)勢能夠有效的減少二次電纜的使用和工作量，避免了硬件的重復設置，具有更高的性價比[2]。

3.2火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的構成

火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)由三層架構而成，分別是站控、網(wǎng)絡和間隔三個層面。站控層包括操作員站、工程師站和通信站，操作員站需要做到對數(shù)據(jù)庫的實時開發(fā)，并與監(jiān)控系統(tǒng)、模板庫等相結合，是總體系統(tǒng)的運行、維護、診斷等工作的主要負責站。工程師站和通信站則分別是針對于電氣系統(tǒng)的繼電保護、故障錄波以及通信工作設立的。其次是網(wǎng)絡站，則主要是由光纖自愈環(huán)網(wǎng)構成，具體還需要火力發(fā)電廠能夠針對自身的實際情況來選擇相應的通訊介質。最后是間隔層，間隔層的裝置應該是要用到一體化的保護測控裝置，是針對于與發(fā)電廠的控制對象來開發(fā)相應的配置，比如說發(fā)電機保護、饋線保護等。

3.3智能化技術的應用

隨著計算機技術的發(fā)展，目前很多ECS系統(tǒng)已經(jīng)較為完善和優(yōu)化，并朝著智能化控制和管理的方向發(fā)展。目前電氣自動化系統(tǒng)中的智能化技術一般都用在了間隔層中，是針對于繼電保護和測控裝置的獨立以及智能化網(wǎng)絡的建設，使得在火力發(fā)電廠的發(fā)電過程中其控制單元將直接針對于一次性設備和機組來進行操作。智能化的應用在火力發(fā)電廠中較為寬泛，除了監(jiān)控系統(tǒng)之外，還能夠實現(xiàn)對于站控層的互聯(lián)與誤觸房屋等功能，使得站控層能夠全面實現(xiàn)自動化。從數(shù)據(jù)采集到機組優(yōu)化控制等各方面的監(jiān)控管理都呈現(xiàn)一體化的趨勢[3]。

3.4網(wǎng)絡化技術的應用

上述中提到了在火力發(fā)電廠的電氣自動化系統(tǒng)中存在有網(wǎng)絡通訊能力不足的問題，而以太網(wǎng)能夠很好的解決網(wǎng)絡通信的問題。以太網(wǎng)本來是應用于商業(yè)中中的，以其容量較大、成本較低且傳輸能力較強的優(yōu)點而被用于工業(yè)中，而在火力發(fā)電廠中也將以太網(wǎng)以嵌入式的方式植入于監(jiān)控系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)中。通過以太網(wǎng)，火力發(fā)電廠將能夠進行較為高效的數(shù)據(jù)傳輸工作，形成較為健全和穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，這是非常有利于火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)運作的?；鹆Πl(fā)電廠通過該技術能夠有效的達到對各項機組設備的高度控制，無論是針對于辦公室內還是生產過程中，通過以太網(wǎng)集成的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)將為火力發(fā)電廠的電氣自動化提供非常好的通訊媒介。

3.5變換器電路的應用

因為科學技術的不斷發(fā)展，制造業(yè)也有了非常大的進步，很多電子元件都有著非常大的更新?lián)Q代。在變換器的電路中，傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠一般都是采用晶匣管作為變換器的基礎。在新時代的發(fā)展下，電氣元件也有了較大的發(fā)展，在變換器電路中也更多的采用了PWM變換器，有效地解決了高次諧波和轉矩脈動等問題。在使用PWM變換器中，因為其產生的噪音和振動較大。為了解決這個問題，在火力發(fā)電廠的電氣自動化中可以采用直流環(huán)逆變器，將其掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使得電氣元件能夠在電壓或電流為零的條件下進行轉換，這樣就可以有效的減小逆變器的尺寸，降低相應的成本，使得逆變器集成化，所以目前在火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)中，采用諧振式直流逆變器電路具有較大的發(fā)展前景[4]。

4、結束語

綜上所述，我國的火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)存在于DCS系統(tǒng)不協(xié)調的問題，這使得熱力系統(tǒng)的工作效率無法提高，導致了生產全過程的工作效率和自動化程度受到阻礙，本文即針對火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行分析，針對于相關問題來提出相應的發(fā)展對策，促進火力發(fā)電廠生產過程的高度自動化，使得我國發(fā)電事業(yè)能夠蓬勃發(fā)展。

參考文獻

[1]尹雪梅. 大型火力發(fā)電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設計研究[D].華北電力大學，2016.

[2]鄭鴻志. 發(fā)電廠電氣自動化技術的應用方案[D].華北電力大學（北京），2011.

[3]鄭智武.火力發(fā)電廠廠用電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].黑龍江科技信息，2010（05）：11.

[4]蘇茂均. 火電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學（河北），2004.