數(shù)字化電廠電氣控制技術(shù)與應(yīng)用探討

李聚雪

摘 要：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(duì)發(fā)電運(yùn)行機(jī)組產(chǎn)生積極的影響?，F(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。本文從數(shù)字化電廠電氣控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析，研究了具體的發(fā)變組控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化 電廠 電氣控制技術(shù)

Discussion on Electric Control Technology and Application of Digital Power Plant

Li Juxue

Abstract：The production of modern society requires a large amount of electric energy to provide support， so the operation of thermal power generating units must be more stable， and digital power plants must study higher-level electrical control technologies to have a positive impact on generating units. The current thermal power generation unit is different from the previous thermal power generation. With the increase in operating demand， the maintenance of the unit is more difficult. Therefore， the technicians must strengthen the digital electrical control technology to further develop effective control management work. This article analyzes the working principle of the digital power plant electrical control system， and studies the application of the specific generator-transformer group control system.

Key words：digitalization， power plant， electrical control technology

1 引言

現(xiàn)代數(shù)字化電廠中火力發(fā)電機(jī)組的數(shù)量越來越多，要維持大量的火電發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，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(duì)其運(yùn)行狀態(tài)加以監(jiān)督，擴(kuò)大成本的投入，加強(qiáng)對(duì)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(duì)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。

2 數(shù)字化電廠電力控制系統(tǒng)的工作原理

2.1 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(duì)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(duì)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]。

2.2 間隔層

在數(shù)字化電廠中，電氣設(shè)備控制系統(tǒng)對(duì)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(cè)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(duì)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。

2.3 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(duì)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(duì)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]。

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(duì)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(duì)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(duì)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]。

3.1.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期

數(shù)字化電廠的電力系統(tǒng)中包含自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)的操作，相關(guān)設(shè)備是圍繞自動(dòng)準(zhǔn)同期建設(shè)的裝置，可以通過控制火力發(fā)電機(jī)組完成調(diào)速和調(diào)壓，而且是在自動(dòng)的狀態(tài)下完成所有的操作，可以將頻差和壓差調(diào)整至客觀條件需要的狀態(tài)，所以被稱之為“準(zhǔn)同期”。自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)能夠促使火電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，減少并網(wǎng)過程中出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，具體的裝置可以參考圖示1，圖示中簡要的列舉了自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)的過程。

3.1.4 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(duì)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(duì)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[4]。

3.2 廠用電的控制系統(tǒng)

數(shù)字化電廠的常用控制系統(tǒng)包括高壓段、低壓段等部分，還有不同電壓的電機(jī)及變壓器等設(shè)備以及電氣二次控制系統(tǒng)中的相關(guān)保護(hù)裝置，被稱之為DCS的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)，符合國際電廠的標(biāo)準(zhǔn)，可以與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，向DCS系統(tǒng)中發(fā)送相關(guān)裝置的信息，其保護(hù)功能可以通過數(shù)字化電廠電氣控制系統(tǒng)中的保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)，在廠用電的控制系統(tǒng)中發(fā)揮良好的保護(hù)作用[5]。數(shù)字化電廠的常用電氣控制系統(tǒng)是將保護(hù)技術(shù)作為核心，以信息反饋?zhàn)鳛殛P(guān)鍵，通過信息的傳遞完成指令的下達(dá)，即中心系統(tǒng)向下級(jí)發(fā)送相關(guān)指令，就可以提升火力發(fā)電機(jī)組的自我控制程度。

4 結(jié)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(duì)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)：

[1]胡林海.數(shù)字化電廠電氣控制技術(shù)與應(yīng)用分析[J].設(shè)備管理與維修，2018（11）：111-113.

[2]郝運(yùn)香.數(shù)字化電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（14）：107.

[3]劉長軍.小議數(shù)字化電氣監(jiān)控管理體系的構(gòu)建[J].黑龍江科技信息，2011（08）：31.

[4]陸杰鋒，徐燕娟.現(xiàn)場總線技術(shù)在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電子世界，2019，No.560（02）：176-177.

[5]呂佳煒，劉鈺哲.PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用[J].信息周刊，2020，000（012）：P.1-1.