數(shù)字化電廠電氣控制技術(shù)與應(yīng)用探討

楊睿

摘 要：目前從實(shí)現(xiàn)電廠全廠范圍數(shù)字化、信息化目標(biāo)看，廠級(jí)自動(dòng)化和機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)數(shù)字自動(dòng)化，就需要數(shù)字化電廠有效的開展電氣控制工作，電廠方面要投入較大的經(jīng)歷，對其運(yùn)行狀態(tài)加以監(jiān)督，擴(kuò)大成本的投入，加強(qiáng)對數(shù)字化電氣設(shè)備的整體控制，提升實(shí)際技術(shù)應(yīng)用的力度，就可以統(tǒng)一管理火力發(fā)電機(jī)組。數(shù)字化電廠的集中控制程度更高，為滿足社會(huì)各界用電的需求，數(shù)字化電廠會(huì)更加注重對控制系統(tǒng)的建設(shè)，所以技術(shù)人員要先從研究火力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)出發(fā)，做好系統(tǒng)控制的理論研究工作，再結(jié)合實(shí)踐探索其應(yīng)用之路。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;電廠;電氣控制技術(shù)

引言

現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)需要大量的電力能源提供支持，所以火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行要更加穩(wěn)定，數(shù)字化電廠要研究水平更高的電氣控制技術(shù)，才能對發(fā)電運(yùn)行機(jī)組產(chǎn)生積極的影響。現(xiàn)階段的火力發(fā)電機(jī)組與以往的火力發(fā)電力有所不同，隨著運(yùn)行需求的增加，機(jī)組的維護(hù)工作的難度更大，所以技術(shù)人員要加強(qiáng)數(shù)字化的電氣控制術(shù)，才能進(jìn)一步開展有效的控制管理工作。

1數(shù)字化電廠電力控制系統(tǒng)的工作原理

1.1過程層

電力控制系統(tǒng)中的過程層是進(jìn)過一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合，在智能電氣設(shè)備中承擔(dān)著人工智能的服務(wù)任務(wù)，并在實(shí)際運(yùn)營的過程中，對變壓器單元中的相關(guān)信息做出具體的分析，包括電流量及電壓量，在共同的作用下會(huì)將信號(hào)發(fā)送給處理層，由處理層對開關(guān)信息的總量加以研究，轉(zhuǎn)換電流、電壓等開關(guān)信號(hào)。在完成上述的全部信息以后，變電站中的電磁式感應(yīng)合并器就已經(jīng)產(chǎn)生了光信號(hào)，而這一光信號(hào)的轉(zhuǎn)換質(zhì)量與技術(shù)水平是密切相關(guān)的，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)受到互感器和二次側(cè)電壓氣量的直接影響，所形成的數(shù)字信號(hào)會(huì)作為信息上傳至電流互感器和電壓互感器中，作為直接的信息支持。

1.2間隔層

在數(shù)字化電廠中，電氣設(shè)備控制系統(tǒng)對整體的設(shè)備系統(tǒng)保持著質(zhì)量方面的維護(hù)狀態(tài)，間隔層的作用在于保護(hù)系統(tǒng)的線路、母線及變壓器等重要的設(shè)備，會(huì)將系統(tǒng)運(yùn)行過程中的一些電壓、電流的數(shù)字信號(hào)傳輸至系統(tǒng)之中，并在做出邏輯運(yùn)算之后，將相關(guān)信號(hào)發(fā)送至隔離層裝置之中，隔離層中的數(shù)據(jù)在測量時(shí)，通過這些數(shù)據(jù)就能夠反映出真實(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。電氣控制設(shè)備中的智能終端會(huì)直接反映出設(shè)備運(yùn)行過程中存在的故障問題，自動(dòng)的完成跳閘的操作，如果技術(shù)人員要降低設(shè)備故障對整體系統(tǒng)的影響，就需要通過火力發(fā)電機(jī)組設(shè)備利用間隔層的方式，實(shí)現(xiàn)整體的保護(hù)功效。

1.3站控層

在電廠的電力控制系統(tǒng)中，站控層是火力發(fā)電機(jī)組中對設(shè)備的調(diào)控裝置，可以維系發(fā)電機(jī)組中各類設(shè)備的協(xié)同作用，確?；鹆Πl(fā)電機(jī)組狀態(tài)的基礎(chǔ)上，最大化的提升系統(tǒng)的法典效率，為電力企業(yè)擴(kuò)大運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)總值。技術(shù)人員在應(yīng)用技術(shù)的過程中，對間隔層設(shè)備的維護(hù)有助于信息的實(shí)時(shí)傳送，使相關(guān)信息可以全面、快速的傳遞到以太網(wǎng)之中，則系統(tǒng)內(nèi)部的相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)就可以直接從信息中反映出來，便于技術(shù)人員的集中調(diào)度與控制，中央的變電站監(jiān)控系統(tǒng)向站控層發(fā)出運(yùn)行指令，與控制裝置及其他裝置進(jìn)行有效的溝通，就能夠進(jìn)一步的為遠(yuǎn)程控制奠定良好的基礎(chǔ)。

2數(shù)字化電廠建設(shè)現(xiàn)狀

數(shù)字化電廠起源于20世紀(jì)90年代，2000年我國開始引入數(shù)字化電廠概念，盧強(qiáng)院士給出了關(guān)于數(shù)字電力系統(tǒng)的定義：“它是某一實(shí)際運(yùn)行的電力系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)、物理特性、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)保指標(biāo)、人員狀況、科技活動(dòng)等數(shù)字的、形象化的、實(shí)時(shí)的描述與再現(xiàn)?！苯ㄔO(shè)數(shù)字化電廠的最大目的就是使發(fā)電企業(yè)效益最大化。由于電廠DCS系統(tǒng)采用的是模擬量、開光量、數(shù)字信號(hào)混合系統(tǒng)信號(hào)制，而且一般是單向的，無法將所有數(shù)據(jù)上傳到控制器，SIS（SIS：廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)）無法從DCS（DCS：分布式控制系統(tǒng)）獲取控制器實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，無法分析并且判斷DCS的運(yùn)行狀態(tài)，也就無法提高電廠的運(yùn)行效率，這就是數(shù)字化電廠建設(shè)的瓶頸[2]。2007年，我國在線仿真技術(shù)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)研制成功，這標(biāo)志著數(shù)字化電廠關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)開發(fā)成功。數(shù)字化電廠的發(fā)展離不開現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，而FCS（FCS：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）能夠完成現(xiàn)場控制設(shè)備級(jí)的數(shù)字化，將FCS和DCS以及SIS相結(jié)合就解決了DCS設(shè)備傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給SIS系統(tǒng)。

3數(shù)字化電廠電力控制系統(tǒng)的發(fā)變組系統(tǒng)與廠用電控制系統(tǒng)

3.1發(fā)變組控制系統(tǒng)

3.1.1發(fā)變組保護(hù)裝置

在發(fā)變組保護(hù)裝置的主變高壓側(cè)的合并單元中，技術(shù)人員采用主線與電流、電壓串連的形式組成用電單元，單元中的電流合并是通過點(diǎn)與點(diǎn)連接的形式完成的保護(hù)操作，而電壓合并則需要將母線的電壓合并單元連接相關(guān)保護(hù)裝置。在主變高壓側(cè)及中性點(diǎn)的電流接入方式中，技術(shù)人員依然采用電流合并單元的形式，并聯(lián)接入線路中，發(fā)電機(jī)內(nèi)部的中性點(diǎn)電流接入方式則依然采用點(diǎn)與點(diǎn)之間的連接，僅有電壓是通過機(jī)端電壓連接保護(hù)裝置形成合并單元的。

3.1.2智能勵(lì)磁系統(tǒng)

數(shù)字化電廠中對電氣系統(tǒng)的控制是通過數(shù)字化勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的，技術(shù)人員在分析數(shù)字化勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)及分布狀態(tài)時(shí)可以看出，勵(lì)磁調(diào)機(jī)器主要分布在整體系統(tǒng)的間隔層與過程層中，為保證這兩方面系統(tǒng)的正常運(yùn)用，技術(shù)人員會(huì)在間隔層中設(shè)置兩套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，那么一旦某一階段出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也可以做好保護(hù)工作，維持火力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行和正常發(fā)電，一臺(tái)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以起到良好的保障作用。過程層中使用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的運(yùn)行性能會(huì)存在一定的差異及運(yùn)行需求發(fā)面的不同，技術(shù)人員要設(shè)置帶有智能功能的設(shè)備，保障電氣回路的統(tǒng)一性，過程層中勵(lì)磁調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的回路功率應(yīng)該被收集起來，經(jīng)過勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的接口，將其轉(zhuǎn)化為智能的信息輸送到中心控制系統(tǒng)中，而該設(shè)備運(yùn)行中所產(chǎn)生的電流及數(shù)字信息等，會(huì)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)反饋到主機(jī)系統(tǒng)中，完成對應(yīng)的數(shù)據(jù)操作，如現(xiàn)代比較先進(jìn)的非線性魯棒控制技術(shù)，就可以應(yīng)用時(shí)鐘校對功能，配合通訊功能智能化的收集運(yùn)行中的數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)監(jiān)控的作用下，維護(hù)數(shù)字化電廠火力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

3.1.3快速切換

火力發(fā)電機(jī)組中的快速切換指代的是快切冷備技術(shù)，技術(shù)人員可以利用電氣控制系統(tǒng)采集火力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中采集的啟備變壓器等設(shè)備中的數(shù)據(jù)，并在未閉合變高壓側(cè)的狀態(tài)下，順利切換數(shù)字化電廠應(yīng)用的電源，可以為電廠節(jié)省大量的損耗開支，啟備變熱設(shè)備必然會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生一定的損耗，而快速切換的技術(shù)則能夠解決這一問題。技術(shù)人員也可以在系統(tǒng)中通過發(fā)布指令到AVC裝置中，經(jīng)過數(shù)字化系統(tǒng)中的勵(lì)磁裝置，可以對整體系統(tǒng)的運(yùn)行電壓做出調(diào)節(jié)，或者應(yīng)用AGC裝置，將信息發(fā)送至DCS系統(tǒng)中，也能夠進(jìn)一步的調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷。

結(jié)束語

在現(xiàn)代數(shù)字化電廠的運(yùn)行過程中，應(yīng)用電氣控制技術(shù)要從提升火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)入手，合理的保持該系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低故障發(fā)生的幾率，對其運(yùn)行的功率提出保障，就可以建立起高水平的智能控制終端，為電氣控制技術(shù)所服務(wù)，合理的調(diào)控發(fā)電機(jī)組中的各類設(shè)備的運(yùn)行狀況，在保證安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大電力生產(chǎn)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益，可以增強(qiáng)電廠的運(yùn)行質(zhì)量，而且數(shù)字化電廠電氣控制系統(tǒng)的覆蓋程度更高，能夠滿足大量電力系統(tǒng)中用電設(shè)備的實(shí)際需求。

參考文獻(xiàn)

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