熱電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化改造及應(yīng)用

林超

摘 要：文章基于熱電廠電氣系統(tǒng)，對熱電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化改造及應(yīng)用展開分析。借此明確電氣系統(tǒng)自動化改造方向，為熱電廠內(nèi)部自動化、智能化建設(shè)提供助力。

關(guān)鍵詞：熱電廠;電氣系統(tǒng);自動化改造

0 引言

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的推廣與實踐，使人們逐漸認(rèn)識到自動化發(fā)展的重要性。為了提高熱電廠供電水平，保障電氣系統(tǒng)運行安全，本文研究了熱電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化改造及應(yīng)用，旨在為我國電氣系統(tǒng)的完善提供借鑒，促進我國電力事業(yè)發(fā)展與進步。

1 熱電廠電氣系統(tǒng)概述

熱電廠電氣系統(tǒng)主要是由主接線系統(tǒng)、發(fā)變組系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和直流系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。其中，主接線系統(tǒng)是火電廠、電網(wǎng)間的連接樞紐，系統(tǒng)通過分配、匯集場內(nèi)電能，將電網(wǎng)內(nèi)含有的電能返送回?zé)犭姀S。系統(tǒng)在實際運行時，發(fā)電機內(nèi)的24 kV電能，會升高為220 kV，同時經(jīng)過接線系統(tǒng)隔開，將電能輸送至22 kV的母線中，確保電力系統(tǒng)、熱電廠正常運行。在熱電廠電氣系統(tǒng)中，不同子系統(tǒng)供電功能存在明顯差異性。

2 熱電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化改造的必要性

隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力技術(shù)、電氣設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量有明顯提升。但在經(jīng)濟建設(shè)的信息化歷程中，社會、用戶對電氣系統(tǒng)提出了更多要求。熱電廠作為電力行業(yè)的重要構(gòu)成部分，其運行質(zhì)量、效率，直接影響我國電網(wǎng)配電、供電水平。現(xiàn)階段，我國熱電廠內(nèi)部電氣系統(tǒng)運轉(zhuǎn)問題多集中在自動保護設(shè)備、線路控制、電氣裝置開關(guān)中。因此，為提高熱電廠經(jīng)營效益，發(fā)揮電氣系統(tǒng)價值，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)，對電氣系統(tǒng)展開自動化改造設(shè)計，以解決系統(tǒng)控制、管理問題，減少電氣系統(tǒng)故障，為我國電網(wǎng)建設(shè)提供助力。

熱電廠內(nèi)電氣系統(tǒng)的綜合自動化改造，是融合新時期網(wǎng)絡(luò)、計算機、通信技術(shù)開展的電氣自動化技術(shù)實踐。具體而言，電氣系統(tǒng)綜合自動化改造，是應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，對系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備進行集成性管控。通過電氣系統(tǒng)綜合自動化改造，熱電廠在配電期間可以實現(xiàn)遠程操控、優(yōu)化發(fā)電方式等建設(shè)目標(biāo)，有利于提高電廠發(fā)電質(zhì)量，減少電氣系統(tǒng)設(shè)備維護投入成本，完善電廠資源配置[1]。

3?熱電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化改造與應(yīng)用

3.1 ?電氣系統(tǒng)中電氣自動技術(shù)的應(yīng)用

熱電廠電氣系統(tǒng)的綜合性自動化改造中，需采用電氣自動化技術(shù)，改進電氣系統(tǒng)現(xiàn)存電網(wǎng)、機組，借此全方位提升電氣系統(tǒng)設(shè)備性能，保障熱電廠發(fā)電實效性。電氣自動化技術(shù)在熱電廠電氣系統(tǒng)的應(yīng)用，能減少熱電廠綜合成本，有利于改善熱電廠資源配置現(xiàn)狀。具體而言，主要包含以下三個方面。

（1）熱電廠需在電氣系統(tǒng)運行過程中，設(shè)置報警、連鎖裝置保護電氣系統(tǒng)。在電氣系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，能將微機輔助引入系統(tǒng)要素，可以在熱電廠發(fā)電期間，增加運營監(jiān)測、故障判斷等功能，以便維檢人員及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備隱患，并采取針對性消除措施，確保電氣系統(tǒng)穩(wěn)定、持續(xù)運行。

（2）熱電廠在發(fā)電時，一般采用火力發(fā)電方式。但在電氣系統(tǒng)綜合化改造后，熱電廠會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐惑w式電氣機組控制模式，以發(fā)揮電氣系統(tǒng)集成管理優(yōu)勢。同時，簡化熱電廠監(jiān)控系統(tǒng)，提高電氣系統(tǒng)信息采集效率，使電網(wǎng)處于較好運行狀態(tài)。

（3）在熱電廠自動化建設(shè)中，通用網(wǎng)絡(luò)對電廠發(fā)電具有重要作用。電氣自動化技術(shù)對電氣系統(tǒng)的改造，能創(chuàng)新熱電廠發(fā)電模式，科學(xué)設(shè)計熱電廠通用網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)熱電廠內(nèi)部自動化辦公，進而能在全方位自動化控制中，落實熱電廠集成管理理念，推進熱電廠現(xiàn)代化建設(shè)。

3.2 ?電氣系統(tǒng)中智能技術(shù)的應(yīng)用

熱電廠電氣系統(tǒng)的綜合自動化改造中，智能技術(shù)的應(yīng)用為熱電廠設(shè)備自動化控制提供技術(shù)支撐?，F(xiàn)階段，基于智能技術(shù)的發(fā)電廠電氣系統(tǒng)內(nèi)部控制，多采用ESC系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)部管理。智能化ESC系統(tǒng)能自主完成熱電廠信號收集、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、電氣系統(tǒng)控制等任務(wù)。該自動化控制系統(tǒng)，主要由站控層、間隔層、通信管理層構(gòu)成。

（1）站控層是自動化電氣系統(tǒng)的硬件設(shè)備、機組集成區(qū)域，包括系統(tǒng)服務(wù)器、系統(tǒng)構(gòu)成結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。

（2）在熱電廠電氣系統(tǒng)中，通信管理層是電網(wǎng)與站內(nèi)系統(tǒng)信號溝通的紐帶。在ESC系統(tǒng)中，站控層、通信管理層多采用一體化設(shè)計，以確保電氣系統(tǒng)調(diào)試工作順利開展。

（3）間隔層具有監(jiān)測電氣系統(tǒng)運行設(shè)備狀態(tài)的基本功能，使電氣系統(tǒng)能控制各類環(huán)境中的配電設(shè)備。在實際應(yīng)用中，ESC系統(tǒng)能推進電氣系統(tǒng)自動化建設(shè)。目前，熱電廠內(nèi)部的ESC系統(tǒng)，多采用性能較高的數(shù)字信號處理，確保電氣系統(tǒng)測控良好以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的便捷性。

除此之外，基于智能技術(shù)的電氣系統(tǒng)，在部分設(shè)備運行出現(xiàn)故障時，可采用雙設(shè)備替換運行方式，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在熱電廠電氣系統(tǒng)中，調(diào)度是系統(tǒng)自動化改造的重要技術(shù)需求。在智能技術(shù)基礎(chǔ)上，相關(guān)人員利用ESC系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，可為電氣系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、有效數(shù)據(jù)，確保熱電廠電網(wǎng)調(diào)度的科學(xué)性，豐富電氣系統(tǒng)的性能，進而在電氣系統(tǒng)自動化實踐中，推進部分設(shè)備的智能化發(fā)展。

3.3 ?電氣系統(tǒng)中繼電保護的自動化實踐

在熱電廠的電氣系統(tǒng)中設(shè)置機電保護設(shè)備，能保障電氣系統(tǒng)安全、平穩(wěn)運行。因此，在電氣系統(tǒng)綜合性自動化改造中，還應(yīng)重視繼電保護系統(tǒng)對自動化技術(shù)的應(yīng)用。電氣系統(tǒng)綜合自動化改造主要以計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，對于系統(tǒng)內(nèi)部繼電保護設(shè)備裝置，也應(yīng)建立在現(xiàn)有技術(shù)支持的基礎(chǔ)上，以實現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)自動控制、數(shù)據(jù)采集目標(biāo)[2]。例如，在電氣系統(tǒng)綜合改造中，可將繼電保護總控設(shè)備安裝在變壓器頂端，從而避免高壓變電情況，預(yù)防熱電廠電氣系統(tǒng)供電故障。具體而言，熱電廠電氣系統(tǒng)中的繼電保護自動化實踐主要體現(xiàn)在以下兩方面：一方面，相關(guān)人員應(yīng)制定系統(tǒng)檢測計劃表，對設(shè)備運行條件實施全面調(diào)試、檢查，避免出現(xiàn)繼電保護設(shè)備過度消耗、老化問題，影響電氣系統(tǒng)供電質(zhì)量;另一方面，相關(guān)人員需優(yōu)化繼電保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸性能，同時采用通用性、抗干擾性設(shè)備，科學(xué)布置系統(tǒng)線路，確保系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)、信號接收的穩(wěn)定性和安全性[3]。

3.4 ?電氣系統(tǒng)中微機綜合保護測控裝置的應(yīng)用

微機綜合保護測控裝置主要包括微機備自投裝置、光纖差動保護裝置、進線微機綜合保護測控裝置、變壓器綜合保護測控裝置、電動機微機綜合保護測控裝置以及微機電壓互感器監(jiān)測裝置，具體表現(xiàn)為以下幾個方面。

（1）微機備自投裝置在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，其應(yīng)用功能主要表現(xiàn)為：①傳動試驗。通過對液晶菜單中的試驗項，對信號回路的完整性、開關(guān)備自投系統(tǒng)的可靠性進行檢查和驗證。②測量顯示。通過液晶顯示屏能夠?qū)Ω鞣N裝置的運行狀況、故障情況等進行顯示，例如備用電源的開關(guān)情況、備用母線二相電壓讀數(shù)等。③自動復(fù)歸。當(dāng)滿足所有運行條件后，系統(tǒng)會處于就緒狀態(tài)，不需要人為操作就能夠?qū)崿F(xiàn)自動復(fù)歸。④閉鎖功能。如果PT斷線超過30 s，則微機備自投裝置會進行閉鎖。當(dāng)檢測到異?；蛘吖收虾?，其也會進行閉鎖。⑤聯(lián)跳自投。如果電源高壓側(cè)進線開關(guān)出現(xiàn)故障導(dǎo)致其跳閘之后，其能夠進行聯(lián)跳，將電源關(guān)閉，同時將備用電源打開。⑥自投功能。如果母線出現(xiàn)失壓現(xiàn)象，同時未出現(xiàn)電流跳開工作電源的情況，則會自動打開備用電源。⑦其他功能。進行GPS校時、具有通信功能、對故障進行檢測、發(fā)現(xiàn)故障時報警、能夠自動閉鎖、對近10次自動投入情況進行追蹤和查詢。

（2）光纖差動保護裝置在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，其功能主要表現(xiàn)為：方向過流保護、方向速斷保護、光纖差動速斷保護以及光纖比率差動保護。采用光纖差動保護裝置，能夠?qū)β?lián)絡(luò)線電纜進行更加快速、安全的保護。

（3）進線微機綜合保護測控裝置在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，其功能主要表現(xiàn)為：測控配置，主要包括零序電流、功率因數(shù)、無功功率、有功功率、事故遙信等;保護裝置，主要包括過負荷保護功能、過電流保護功能、電流速斷保護功能等;其他功能，具有故障錄波、PT斷線閉鎖等。

（4）變壓器綜合保護測控裝置在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，其功能主要表現(xiàn)為：測控配置，主要包括零序電流、三相電流遙測、三相電壓遙測、斷路器遙控合閘和跳閘、故障遙信等;保護配置，主要包括非電量保護功能、零序過電壓保護功能、零序過電流保護功能、過負荷保護功能以及差動保護;其他功能，GPS較時、PT斷線報警、防跳回路等。

（5）電動機微機綜合保護測控裝置在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，其功能主要表現(xiàn)為：測控配置，主要包括頻率、有功功率、無功功率、事故遙信、內(nèi)部遙信、遙信開入采集等;保護配置，主要包括欠壓保護功能、過負荷保護功能、過電流保護功能、電流速斷保護功能，其中欠壓保護功能可以根據(jù)電動機的具體種類以及運行狀況進行配置;其他功能，對電動機的啟動過程進行錄波、具備防跳回路。

4?結(jié)語

熱電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化改造，是電力企業(yè)在現(xiàn)代化發(fā)展中對計算機、網(wǎng)絡(luò)、電氣自動化等技術(shù)的綜合應(yīng)用。熱電廠電氣系統(tǒng)自動化改造，影響我國電網(wǎng)配電質(zhì)量、電氣系統(tǒng)運行安全。因此，相關(guān)人員在電氣系統(tǒng)自動化實踐中，應(yīng)重視自動化改造的全面性，進而完善電氣系統(tǒng)改造方案，推進熱電廠現(xiàn)代化建設(shè)。

[參考文獻]

[1]王聰中.淺談發(fā)電廠電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2018（10）：161-162.

[2]王舒聰.熱電廠自動化系統(tǒng)的控制技術(shù)之研究[J].信息系統(tǒng)工程，2018（3）：24.

[3]齊松.包鋼熱電廠綜合自動化控制的研究[D].保定：華北電力大學(xué)（河北），2007.

（編輯 姚 鑫）