談電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用

周磊

摘要：科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，為我國電氣工程及其自動化技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的推動力。目前我國電氣工程及其自動化技術(shù)已經(jīng)在一定程度上實現(xiàn)了功能上的互補以及相關(guān)信息的共享，已經(jīng)擺脫了傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)功能單一的局限性。在電網(wǎng)的建設(shè)方面，電氣工程及其自動化技術(shù)也在不斷地突破和進(jìn)步。但是在發(fā)電廠中的電力系統(tǒng)上，如何保證供電的質(zhì)量和保障電力系統(tǒng)的整體安全，都是電氣工程及其自動化技術(shù)應(yīng)用研究的主要議題。

關(guān)鍵詞：電氣自動化技術(shù);火力發(fā)電;創(chuàng)新;應(yīng)用

1電廠自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)的電廠自動化已經(jīng)實現(xiàn)了信息化的全面建設(shè)。在系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)中，主要采用了PLC技術(shù)、現(xiàn)場總線控制技術(shù)等，從而實現(xiàn)自動變頻的控制及意見啟停。基于PLC的DCS智能控制新機組已經(jīng)具備了全廠級的管理信息系統(tǒng)和監(jiān)控信息系統(tǒng)，系統(tǒng)也具備全長設(shè)備的信息共享和信息交換功能。利用各系統(tǒng)之間信息共享的方便，電氣自動化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對全廠設(shè)備參數(shù)的自動調(diào)節(jié)和參數(shù)自動優(yōu)化。因自動化控制系統(tǒng)引入了DCS模塊技術(shù)、數(shù)字電液控制技術(shù)、汽輪機危機遮段系統(tǒng)等，DCS系統(tǒng)可以在總線控制的基礎(chǔ)上對各個車間的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行聯(lián)控自動化控制。部分電廠還對火電機組的控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，融入了人工網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等，將部分重要的設(shè)備也更換為智能設(shè)備。通過人工智能技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)及智能設(shè)備的應(yīng)用，構(gòu)架起電廠的全過程智能控制與監(jiān)控系統(tǒng)。智能控制采用了多種現(xiàn)場協(xié)議，方便不同類型的智能設(shè)備之間的信息共享及DCS智能控制系統(tǒng)對現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行智能控制。

以一鍵啟停為例，管理人員啟動APS鍵，APS系統(tǒng)自動發(fā)出一鍵啟停的指令，模量控制系統(tǒng)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)、DEH、汽輪及電液控制系統(tǒng)、旁路控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、鍋爐燃燒系統(tǒng)、自動電壓調(diào)節(jié)器等同時接到一鍵啟停的指令。各個子系統(tǒng)接收到信號后進(jìn)入系統(tǒng)運行的自動檢查狀態(tài)，通過自動調(diào)節(jié)發(fā)電機組管理、調(diào)度系統(tǒng)等，實現(xiàn)對發(fā)電機組的啟停。自動啟停指令開始后，多系統(tǒng)、多執(zhí)行機構(gòu)在工業(yè)以太網(wǎng)支持下同時進(jìn)行指令通信的傳輸，各執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)入病理運行及指令平衡狀態(tài)。一旦發(fā)生控制問題，自適應(yīng)系統(tǒng)功能將對控制參數(shù)進(jìn)行智能計算，并重新優(yōu)化控制參數(shù)，執(zhí)行優(yōu)化后的運行指令。整個過程實現(xiàn)了對機組設(shè)備的智能調(diào)節(jié)和控制，確保了電廠全自動化運行的可靠性、安全性及精準(zhǔn)化控制。

2電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用

2.1實現(xiàn)配電自動化

配電自動化是由多種技術(shù)相互配合，共同構(gòu)成的一個綜合性的管理系統(tǒng)。在國際上，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一定的水平，一部分發(fā)達(dá)國家內(nèi)部配電自動化技術(shù)已經(jīng)十分先進(jìn)，并且有了自己的一套獨特的運行管理模式。而我國在這方面還較為落后，但是也摸索出了一套屬于自己的配電自動化形式。我國采取集中監(jiān)管控制配電自動化和管理電氣設(shè)備兩者相結(jié)合的主要管理模式，且在這方面取得了一定的成就。配電自動化依賴于綜合信息管理系統(tǒng)，信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)了信息共享，通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行聯(lián)合調(diào)配，保證工作的有序進(jìn)行，保障正常的供電，同時也能夠提高供電工作的效率，保障廣大居民用戶和各個領(lǐng)域都能夠獲得良好的用電體驗，促進(jìn)社會經(jīng)濟的高速發(fā)展。

2.2電氣綜合自動化系統(tǒng)基本功能配置

間隔層是電氣自動化系統(tǒng)的重要組成部分，主要包含智能化電子設(shè)備、測控裝置以及繼保裝置等部件。其中，測控裝置是電廠進(jìn)行綜合自動化改造的重要工作內(nèi)容，而繼電保護以及故障錄波等儀器設(shè)備可以在轉(zhuǎn)換規(guī)約或者通訊接口直連的方式與系統(tǒng)建立聯(lián)系。間隔層主要功能包含控制和包含一次設(shè)備，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時統(tǒng)計，實現(xiàn)對設(shè)備操作功能的閉鎖控制，在控制指令、數(shù)據(jù)采集以及統(tǒng)計運算方面具有更高的控制優(yōu)先度，實現(xiàn)與站控層和過程層之間的網(wǎng)絡(luò)通信;通訊層的電氣綜合自動化系統(tǒng)中的重要部分，可以基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及設(shè)備實現(xiàn)信息的高效傳遞，確保上級處理系統(tǒng)可以掌握下級設(shè)備采集到的系統(tǒng)各部件運行狀態(tài)信息;還可以幫助上級系統(tǒng)傳達(dá)指令到間隔層設(shè)備，以此實現(xiàn)對設(shè)備運行參數(shù)的調(diào)整和設(shè)備運行狀態(tài)的控制;監(jiān)控主站主要用于對間隔層設(shè)備上傳的相關(guān)信息進(jìn)行整合，實現(xiàn)對設(shè)備周期內(nèi)運行狀態(tài)的觀察和分析，并結(jié)合實際情況下達(dá)相應(yīng)的指令實現(xiàn)對間隔層設(shè)備的控制，進(jìn)而提升電廠電纜系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。繼電保護站主要用于對設(shè)備故障信息、工作狀態(tài)以及使用情況進(jìn)行記錄和監(jiān)督，為工作人員提供相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢平臺，還可以輔助工作人員實現(xiàn)對保護裝置相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。

2.3自動控制汽輪機組轉(zhuǎn)速

汽輪機組的轉(zhuǎn)速是影響發(fā)電效率及效益的重要因素之一。將智能控制應(yīng)用于汽輪機組系統(tǒng)中，有利于更好地優(yōu)化汽輪機組運行參數(shù)，更加精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)汽輪機組的轉(zhuǎn)速。同時，在發(fā)生汽輪機組轉(zhuǎn)速異常時，專家控制技術(shù)+人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠直接對問題進(jìn)行分析，診斷汽輪機組運行的故障，幫助技術(shù)人員更快地尋找問題發(fā)生的原因，更快、更準(zhǔn)地找到故障、解決故障，提高汽輪機組的運行效率，確保其安全可靠運行。

2.4實現(xiàn)變電站自動化

綜合信息系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)所連接的終端設(shè)備和其他的設(shè)施設(shè)備是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的，通過計算機信息系統(tǒng)的高效工作，可以非常有效地實現(xiàn)變電系統(tǒng)的自動化管理，更好地進(jìn)行調(diào)節(jié)和保障安全。變電站自動化利用了信息科學(xué)技術(shù)的數(shù)字化特點，被廣泛應(yīng)用到變電系統(tǒng)之中，有效地改進(jìn)了以前設(shè)備的缺陷，實現(xiàn)了更加高效便捷的應(yīng)用方式。由于現(xiàn)在廣泛應(yīng)用到一系列的電力設(shè)備，在這個過程中變電站實現(xiàn)了自動化就體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢，監(jiān)控的工作變得更加輕松，收集到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，也減少了人工成本方面的消耗，大大節(jié)約了工作的時間和精力，同時也提高了工作的效率。工作人員不需要直接去接觸到變電器等電力設(shè)備，降低了安全事故發(fā)生的可能，為工作人員提供了極為可靠的安全保障，還能夠更加快捷地收集到所需要的設(shè)備數(shù)據(jù)。

2.5負(fù)荷裝置自動化控制

機組負(fù)荷裝置在電廠熱工自動化控制系統(tǒng)中主要承擔(dān)著對低負(fù)荷的自空化管控作用。智能控制應(yīng)用于電力負(fù)荷控制裝置中，有助于實現(xiàn)電力負(fù)荷裝置對電廠各種設(shè)備單元組運行過程中的自動化監(jiān)控。智能控制還賦予了負(fù)荷控制裝置抗干擾的功能。通過在負(fù)荷裝置上安裝智能機器人，對設(shè)備的運行情況進(jìn)行智能巡檢。智能機器人所搭載的智能傳感器、聲吶傳感器、光攝像儀、激光雷達(dá)導(dǎo)航傳感器等，都具有自動檢測的功能。當(dāng)智能機器人自動監(jiān)測到電廠設(shè)備負(fù)荷時，就會發(fā)出狀態(tài)監(jiān)測及智能檢修提示，或發(fā)出故障預(yù)警。DCS智能控制系統(tǒng)的智能生產(chǎn)監(jiān)管層就會將監(jiān)測信息傳輸給智能控制層，由智能控制層向智能設(shè)備層發(fā)出優(yōu)化指導(dǎo)的指令。智能設(shè)備層接收到優(yōu)化指導(dǎo)后，發(fā)出智能巡檢的指令，對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行智能檢查。DCS智能控制系統(tǒng)利用模糊控制+人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對設(shè)備運行參數(shù)進(jìn)行自動化調(diào)整，從而提升負(fù)荷裝置控制的精準(zhǔn)性。

結(jié)論

隨著各行業(yè)對于電力資源的質(zhì)量和數(shù)量要求的不斷提升，電廠對于發(fā)電可靠性、質(zhì)量以及成本的要求也隨著提升。電廠需要順應(yīng)時代要求，將電氣綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用到電廠設(shè)備管理工作之中，不斷對設(shè)備管理模式、設(shè)備元器件進(jìn)行更新升級，在繼電保護、設(shè)備監(jiān)控、發(fā)電過程控制等方面尋求更多進(jìn)步，為電廠發(fā)展提供更多助力。

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