火力發(fā)電廠電氣-熱控一體化控制技術(shù)的探討

張慧平

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)有限公司 山西 太原 030006

火力發(fā)電是我國(guó)電力生產(chǎn)的重要組成部分，其對(duì)促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用，尤其是火力發(fā)電廠的經(jīng)營(yíng)以及科學(xué)技術(shù)的引用，直接影響著火力發(fā)電的效率。經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，使得社會(huì)民眾對(duì)于火力發(fā)電的效率以及安全性問(wèn)題提出了更高的要求，火力發(fā)電廠的技術(shù)人員必須依據(jù)信息時(shí)代的發(fā)展需求，加大對(duì)電氣-熱控一體化控制技術(shù)的研究，以此來(lái)確?；鹆Πl(fā)電廠各項(xiàng)工作開展的有序性?，F(xiàn)如今，火力發(fā)電廠的建設(shè)工作受電力差異化的影響，其在電氣與熱控技術(shù)方面存在諸多問(wèn)題，不利于火力發(fā)電廠正常運(yùn)行，為此，發(fā)電廠的技術(shù)人員需要對(duì)廠內(nèi)的電氣以及熱控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)的一體化控制，進(jìn)而有助于電氣-熱控一體化技術(shù)作用的充分發(fā)揮。

1 火力發(fā)電廠電氣-熱控一體化控制技術(shù)的組成

(1) 數(shù)據(jù)類型不同，分離技術(shù)不同。通訊控制技術(shù)主要是用于解決信號(hào)分離的問(wèn)題，發(fā)電廠的電氣波形信號(hào)中有一種名為DU的信號(hào)是不能進(jìn)行分析處理的，其信號(hào)質(zhì)量直接影響著電氣-熱控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。(2) 發(fā)電廠需要?jiǎng)?chuàng)建電氣-熱控一體化數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)能夠檢索、分析處理以及儲(chǔ)存各類數(shù)據(jù)信息，如火力發(fā)電廠電氣與熱控系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、各種波形數(shù)據(jù)信號(hào)與圖形以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。(3) 重視電氣-熱控一體化軟件。該軟件主要是指一體化畫面組態(tài)軟件，其具有解決電氣-熱控信號(hào)干擾的功能，可對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息及圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。(4) 重視電氣-熱控一體化組態(tài)軟件，此類軟件的控制標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)際指標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣-熱控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)組件功能[1]。(5) 與音頻及視頻相連接的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)鹆Πl(fā)電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)及圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與同步顯示，有助于系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)而預(yù)先做出警示。(6) 與電氣-熱控系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的激勵(lì)仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)發(fā)電廠工作人員培訓(xùn)工作開展的相關(guān)數(shù)據(jù)，借助控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至電氣-熱控系統(tǒng)，可將系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，有助于修正仿真模型，逐漸構(gòu)建出精準(zhǔn)的仿真模型[2]。(7) 數(shù)據(jù)傳輸功能，數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸需要經(jīng)過(guò)仿真系統(tǒng)，既有助于仿真模型的調(diào)整，又有助于為發(fā)電廠電氣-熱控系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)參考，進(jìn)而有利于一體化控制技術(shù)的應(yīng)用。

2 火力發(fā)電廠電氣-熱控一體化控制技術(shù)的意義

電氣-熱控一體化控制技術(shù)作用的發(fā)揮，需要借助發(fā)電廠內(nèi)部監(jiān)控設(shè)備采集與分析整理的各類數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)對(duì)各類數(shù)據(jù)信號(hào)的分析確保發(fā)電廠的正常運(yùn)行。具體的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)包括很多種設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息，一體化技術(shù)會(huì)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至管理層的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息庫(kù)當(dāng)中，如若部分?jǐn)?shù)據(jù)信息存在問(wèn)題，則數(shù)據(jù)信息庫(kù)會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警提示，提醒技術(shù)人員做好防范安全風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)應(yīng)急措施。信息技術(shù)時(shí)代，自動(dòng)化系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠的電力運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中，其功能主要是對(duì)電力以及熱控設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管控，以便于能夠及時(shí)為技術(shù)人員提供實(shí)時(shí)的反饋數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)具體的監(jiān)測(cè)對(duì)象包括設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)，以及各類運(yùn)行參數(shù)等[3]。

除此之外，該系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)化報(bào)警系體系，如若設(shè)備及系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常，影響發(fā)電廠電力的正常供應(yīng)，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，警示技術(shù)人員注意觀察設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行的變化，有助于故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有助于減少故障損失。與此同時(shí)，該一體化控制技術(shù)有助于為火力發(fā)電廠的系統(tǒng)管理提供幫助，其檢修登記表以及生產(chǎn)使用的開關(guān)次數(shù)記錄表等，均能夠解決系統(tǒng)的校驗(yàn)、故障診斷以及設(shè)備檢修等問(wèn)題[4]。

3 火力發(fā)電廠電氣-熱控間的差異化

在火力發(fā)電廠的日常工作與生產(chǎn)活動(dòng)中，電氣技術(shù)與熱控技術(shù)是兩種不同的技術(shù)，二者控制技術(shù)的對(duì)象不同，即便是發(fā)電廠已經(jīng)研發(fā)并應(yīng)用了電氣-熱控一體化控制技術(shù)，但是，技術(shù)的應(yīng)用需要技術(shù)人員將兩種技術(shù)的控制對(duì)象區(qū)分明白。首先，辨別電氣控制技術(shù)，該技術(shù)的控制對(duì)象有三類，分別是模擬量的檢控，保護(hù)聯(lián)鎖回路以及波形分析信號(hào)。模擬量檢控具體是指檢測(cè)與管控，一般是控制在ms級(jí)，采集在us-ms級(jí)，而保護(hù)聯(lián)鎖回路主要是在ms級(jí)，波形信號(hào)在us級(jí)[5]。熱控技術(shù)控制對(duì)象主要分為三類，一類是模擬量的檢控，與電氣控制對(duì)象同理，控制在60s級(jí)，采樣在100ms級(jí)；一類是保護(hù)連鎖回路，級(jí)別為10ms，另一類為波形分析，屬于us級(jí)[6]。兩種技術(shù)在控制對(duì)象的級(jí)別上存在一定差異，使得傳統(tǒng)的電氣與熱控系統(tǒng)無(wú)法快速準(zhǔn)確的完成電氣數(shù)據(jù)的整理、分析以及傳輸?shù)?，其為電氣與熱控技術(shù)一直未形成一體化的重要影響因素。

4 火力發(fā)電廠電氣-熱控一體化控制技術(shù)的問(wèn)題

4.1 電氣控制技術(shù)應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加快了我國(guó)電氣化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，使得我國(guó)火力發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)正處于蒸蒸日上的階段，因電氣控制技術(shù)對(duì)發(fā)電廠的運(yùn)行具有重要的影響，所以，政府以及發(fā)電廠管理人員對(duì)于電氣的控制技術(shù)十分重視，尤其是電氣控制技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題。關(guān)于電氣控制技術(shù)的應(yīng)用，技術(shù)人員應(yīng)該重視科學(xué)化技術(shù)控制目標(biāo)的制定，集中力量研究電氣控制技術(shù)的自動(dòng)化優(yōu)化與升級(jí)問(wèn)題，努力實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠電氣控制的智能化升級(jí)目標(biāo)。因發(fā)電廠個(gè)別部門的工作人員缺少技術(shù)自動(dòng)化升級(jí)的意識(shí)，使得自動(dòng)化升級(jí)工作困難重重，在實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，電氣控制技術(shù)的自動(dòng)化研究需要借助自動(dòng)化技術(shù)，需要自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行輔助升級(jí)。

4.2 熱控控制技術(shù)應(yīng)用

在火力發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)與生產(chǎn)過(guò)程中，除了電氣控制技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題比較重要，還有熱控控制技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題，其對(duì)于發(fā)電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行具有不可替代的作用。受人為技術(shù)操作的影響，熱控控制技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)微小的技術(shù)偏差，其會(huì)導(dǎo)致電氣-熱控系統(tǒng)的運(yùn)行存在安全風(fēng)險(xiǎn)，不利于控制技術(shù)誤差的處理，進(jìn)而會(huì)降低電氣系統(tǒng)的運(yùn)行性能[7]。為此，技術(shù)人員的控制操作需要嚴(yán)格按照技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，注重?zé)峥丶夹g(shù)的控制要求，確保相對(duì)應(yīng)區(qū)域之間控制技術(shù)性能的轉(zhuǎn)化，以此為火力發(fā)電廠的電力系統(tǒng)運(yùn)行提供安全保障，如若技術(shù)人員無(wú)法合理控制技術(shù)的轉(zhuǎn)化，則容易產(chǎn)生技術(shù)漏洞，影響熱控控制技術(shù)的正常應(yīng)用。

4.3 電氣熱控分離問(wèn)題

在火力發(fā)電的工作流程中，電氣與熱控屬于兩種不同的電力技術(shù)，二者無(wú)論是在技術(shù)性能上，還是應(yīng)用功能上都存在極大的不同之處，使得電氣-熱控一體化控制技術(shù)的應(yīng)用存在電氣與熱控技術(shù)相互分離的問(wèn)題。當(dāng)前，發(fā)電廠中的電氣與熱控分屬兩個(gè)不同的部門，二者相互獨(dú)立，在電廠可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中，二者缺少合作與溝通，電氣專業(yè)與熱控專業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)，直接阻礙了發(fā)電廠電力發(fā)展水平的提升。除此之外，電力與熱控兩種技術(shù)之間存在某種聯(lián)系，二者的專業(yè)與功能有部分重疊之處，這會(huì)增加發(fā)電廠的資源損失，不利于電廠電氣與熱控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，最終會(huì)對(duì)一體化控制技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生阻礙。

4.4 電氣熱控協(xié)調(diào)問(wèn)題

雖然，在火力發(fā)電廠中電氣與熱控屬于獨(dú)立的技術(shù)系統(tǒng)，但是二者實(shí)際上在專業(yè)與功能方面具有一定的關(guān)聯(lián)，二者之間的信息分享可以對(duì)彼此產(chǎn)生重要影響。在電力一體化控制系統(tǒng)當(dāng)中，電氣控制技術(shù)的處理存在偏差，會(huì)影響熱控控制技術(shù)的發(fā)揮，致使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行缺少技術(shù)控制的要點(diǎn)分析，不利于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，技術(shù)人員需要注重電氣與熱控技術(shù)的協(xié)調(diào)問(wèn)題，通過(guò)及時(shí)調(diào)整熱控系統(tǒng)的性能來(lái)保障電力信息傳輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性，有助于為電氣技術(shù)的應(yīng)用提供保障[8]。與此同時(shí)，還會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)技術(shù)控制數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定性提供保障。因此，電氣-熱控的協(xié)調(diào)性問(wèn)題對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化升級(jí)具有重要影響。

5 火力發(fā)電廠電氣-熱控一體化控制技術(shù)的優(yōu)化對(duì)策

5.1 明確控制技術(shù)優(yōu)化指標(biāo)

電氣-熱控一體化控制技術(shù)的應(yīng)用，有助于為火力發(fā)電廠整體的技術(shù)改造提供智能化的技術(shù)支持，有助于電力系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)信息以及技術(shù)要點(diǎn)的分析與處理，并且能夠?yàn)殡娏ψ詣?dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化與升級(jí)提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在一體化控制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，優(yōu)先明確控制技術(shù)的優(yōu)化指標(biāo)，并遵照技術(shù)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一體化控制技術(shù)進(jìn)行處理，有助于電力系統(tǒng)整體優(yōu)化指標(biāo)的確立，有助于發(fā)電廠電氣與熱控控制技術(shù)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。新時(shí)期，部分地區(qū)受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，火力發(fā)電缺少先進(jìn)的技術(shù)支持，如電氣-熱控一體化技術(shù)，又或者是部分電力企業(yè)因缺少專業(yè)的技術(shù)人才，引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)無(wú)人員操作，致使地區(qū)諸多發(fā)電廠的自動(dòng)化水平偏低，需要管理人員對(duì)外公開聘請(qǐng)專業(yè)的技術(shù)人才進(jìn)廠開展技術(shù)調(diào)研工作以及技術(shù)培訓(xùn)工作，以此確保自動(dòng)化技術(shù)的引進(jìn)能夠發(fā)揮其作用，有助于控制優(yōu)化目標(biāo)的樹立。

5.2 注重一體化控制的實(shí)施

發(fā)電廠電力系統(tǒng)改造工作的開展，離不開電氣-熱控一體化控制技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)電廠管理人員注重一體化控制的實(shí)施，有助于電力系統(tǒng)整體技術(shù)改造水平的提高。在電力系統(tǒng)改造與升級(jí)的過(guò)程中，一體化控制的實(shí)施有助于提升技術(shù)的處理水平，可在一定程度上加強(qiáng)電氣技術(shù)與熱控技術(shù)的有機(jī)融合，并為電氣以及熱控系統(tǒng)的升級(jí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在一體化控制的實(shí)施階段，其實(shí)施的重點(diǎn)以及要點(diǎn)內(nèi)容是電氣-熱控控制技術(shù)的處理，二者技術(shù)之間有可相容的部分，也有不可相容的部門，兩者的結(jié)合是技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的重要表現(xiàn)，在尊重二者相互獨(dú)立且相互協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上，注重兩種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，有助于技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)一體化控制技術(shù)處理的目標(biāo)[9]。此外，技術(shù)人員需要注意電力系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的相互配合，如電力系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)等。

5.3 建立健全技術(shù)優(yōu)化方案

無(wú)論是何種技術(shù)，其在應(yīng)用的過(guò)程中都需要經(jīng)歷優(yōu)化與升級(jí)的過(guò)程，尤其是電氣-熱控一體化控制技術(shù)此類由兩種技術(shù)結(jié)合而成，其技術(shù)的優(yōu)化十分重要，直接影響著技術(shù)的應(yīng)用效果。電氣-熱控一體化控制技術(shù)的優(yōu)化，離不開前期建立健全的技術(shù)優(yōu)化方案，技術(shù)優(yōu)化方案對(duì)電力系統(tǒng)的整體升級(jí)具有重要影響，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案是確保技術(shù)優(yōu)化的首要前提，有助于滿足電氣-熱控系統(tǒng)以及控制技術(shù)優(yōu)化的各種需求。建立健全技術(shù)優(yōu)化方案，可從以下幾方面入手：首先，技術(shù)方案的優(yōu)化應(yīng)該優(yōu)先分析電力管理層以及控制層的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)信息庫(kù)的構(gòu)建技術(shù)與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析；其次，注重分析電氣-熱控系統(tǒng)控制技術(shù)優(yōu)化中的設(shè)備信號(hào)調(diào)控方案，并以通訊基礎(chǔ)為例，對(duì)技術(shù)的優(yōu)化方案進(jìn)行深度研究；最后，注重技術(shù)管理方案的制定，重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)人員、操作人員的站點(diǎn)問(wèn)題[10]。

5.4 改進(jìn)一體化的設(shè)計(jì)方案

一體化技術(shù)既包括電氣技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢(shì)，又包括熱控技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢(shì)，兩種技術(shù)的融合需要科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。受諸多因素的影響，部分火力發(fā)電廠的一體化方案設(shè)計(jì)仍然是以數(shù)據(jù)庫(kù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)作為參考開展設(shè)計(jì)工作，受電氣與熱控技術(shù)間差異化的影響，設(shè)計(jì)方案需要借助拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)的控制功能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理模式進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而可以有效淡化電氣與熱控技術(shù)之間的差異性，有助于方案設(shè)計(jì)的均衡性。與此同時(shí)，技術(shù)設(shè)計(jì)人員還可以借用電源裝置、通信裝置以及控制裝置等對(duì)電氣-熱控系統(tǒng)進(jìn)行管控，以此來(lái)確保電力設(shè)備總線與通信設(shè)備之間的均衡性[11]。此外，設(shè)計(jì)管理人員需要注意對(duì)設(shè)計(jì)師站點(diǎn)的管控，做好系統(tǒng)故障分析與診斷工作，有助于實(shí)現(xiàn)控制技術(shù)的自動(dòng)化升級(jí)。

5.5 電氣熱控高速信號(hào)處理

在電氣-熱控一體化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的電氣及熱控高速信號(hào)屬于波形信號(hào)，其處理難度較大，一般的信號(hào)處理器無(wú)法對(duì)其進(jìn)行處理，需要技術(shù)人員在信號(hào)傳輸至控制系統(tǒng)之前，利用信號(hào)控制裝置將常規(guī)信號(hào)與波形信號(hào)進(jìn)行分離，隨后依據(jù)相關(guān)特性依次進(jìn)行信號(hào)處理。針對(duì)于波形信號(hào)的處理，需要技術(shù)人員在控制裝置中的控制層與控制管理層之間增設(shè)網(wǎng)絡(luò)層，隨后利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及信號(hào)處理裝置對(duì)波形信號(hào)進(jìn)行處理。在信號(hào)處理裝置生產(chǎn)廠家尚未生產(chǎn)出可處理電氣熱控高速信號(hào)的裝置時(shí)，常規(guī)的處理裝置為DPU，該裝置需要先將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，信號(hào)處理效率較慢，處理效果不佳。隨著電氣-熱控一體化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，部分生產(chǎn)商對(duì)DPU裝置進(jìn)行了更新與升級(jí)，使其具備數(shù)據(jù)庫(kù)的信息存儲(chǔ)能力，可專門用于電氣熱控高速信號(hào)的處理。

6 結(jié)束語(yǔ)

電氣-熱控一體化控制技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，是火力發(fā)電廠為適應(yīng)信息化時(shí)代發(fā)展而做出的技術(shù)改革，其對(duì)于促進(jìn)火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，政府以及發(fā)電廠的技術(shù)管理人員應(yīng)該對(duì)該項(xiàng)技術(shù)引起重視。當(dāng)前，該一體化控制技術(shù)的應(yīng)用在電氣控制、熱控控制以及電氣-熱控分離與相互協(xié)調(diào)等方面存在諸多問(wèn)題，需要發(fā)電廠的技術(shù)人員提出明確控制技術(shù)優(yōu)化指標(biāo)、注重一體化控制的實(shí)施、建立健全技術(shù)優(yōu)化方案、改進(jìn)一體化設(shè)計(jì)方案以及重視電氣熱控高速信號(hào)處理等對(duì)策給予解決。