許志強

摘 要：將電氣自動化技術(shù)應用至火力發(fā)電中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣系統(tǒng)的自動化監(jiān)控，還能夠起到有效保護與控制作用，進而實現(xiàn)機、爐、電的一體化監(jiān)控管理?；诖?，文章主要針對火力發(fā)電廠中電氣自動化技術(shù)的應用展開分析，以期為相關(guān)從業(yè)者提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；電氣自動化；技術(shù)

火力發(fā)電廠的電氣自動化技術(shù)應用，目的在于通過電氣自動化系統(tǒng)（Electrical Automation System，ECS）對發(fā)電廠中的電氣系統(tǒng)進行自動化監(jiān)測，進而在數(shù)據(jù)的收集與分析下，對火力發(fā)電廠內(nèi)部電氣系統(tǒng)進行有效控制與保護[1]。縱觀近年來ECS在火力發(fā)電廠電氣自動化領域中的廣泛應用，憑借其網(wǎng)絡化與信息化的系統(tǒng)優(yōu)勢，全面提升了火力發(fā)電廠的自動化運行水平，確保了電氣控制的安全性與可靠性。

1 火力發(fā)電廠的電氣自動化技術(shù)應用作用

隨著電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠生產(chǎn)中得到廣泛應用，其帶來的良好應用效果日漸凸顯，主要從以下方面可體現(xiàn)。

1.1 節(jié)約發(fā)電成本

火力發(fā)電所用的主要原料為煤炭、石油等不可再生能源，隨著近年來我國正大力號召建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會，為響應可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，對于不可再生能源的利用則逐漸縮緊，生產(chǎn)成本也不斷提升，再加上傳統(tǒng)的火力發(fā)電技術(shù)存在原料利用不充分的弊病，無形中也抬高了發(fā)電成本，同時還會排放出對環(huán)境造成污染的廢氣與廢渣，不符合可持續(xù)發(fā)展的理念。而隨著電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠中得到有效應用，能夠確保原料的燃燒更為充分，進而減少了不必要的資源浪費與環(huán)境污染排放，大大縮減了火力發(fā)電廠的生產(chǎn)投入成本。

1.2 提高發(fā)電效率

在當前社會經(jīng)濟水平不斷提升的形勢下，為了促進國家經(jīng)濟更快更好發(fā)展，也為了實現(xiàn)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會目標，社會發(fā)展也促使生活生產(chǎn)對電量的需求量日漸增減。然而，較為落后的火力發(fā)電技術(shù)與機械設備與這一形勢存在差距，導致發(fā)電效率難以真正提高，一定程度上影響了現(xiàn)代社會的穩(wěn)健發(fā)展。因此，火力發(fā)電廠應當積極探索如何提升自身的發(fā)電效率，而通過電氣自動化技術(shù)的合理應用，在精密化、自動化程度更高的設備加持下，全面優(yōu)化現(xiàn)有發(fā)電系統(tǒng)，大幅提高了火力發(fā)電廠的發(fā)電效率以及供電質(zhì)量，與當前人們?nèi)諠u提升的用電需求充分吻合。

1.3 優(yōu)化資源配置

過于陳舊的發(fā)電機械設備會對火力發(fā)電廠的資源配置起到負面影響效果，不僅難以實現(xiàn)電力設備與發(fā)電原材料的充分利用，同時也暴露出了嚴重的人力、物力等資源浪費的情況，并且難以做到對故障設備的及時維修。而在電氣自動化技術(shù)應用引進以后，不僅大幅提升了原材料的利用效率，避免過多的人力資源浪費，同時也全面提升設備的運行效率，并且通過實時動態(tài)化的監(jiān)控能夠及時發(fā)現(xiàn)故障設備，并提出合理的維修建議?？梢?，火力發(fā)電廠的各類發(fā)電資源在電氣自動化技術(shù)的應用之下，得以發(fā)揮出最大效能。

2 電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠的系統(tǒng)配置應用

一般來講，電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠的系統(tǒng)配置中，主要包含如下3種形式。

2.1 遠程智能I/O方式

所謂遠程智能I/O方式，指的是將遠程I/O采集柜設置在數(shù)據(jù)相對集中但距離控制室較遠，通過硬接線電纜將設備的I/O信號與采集柜進行連接，之后再利用雙絞線或是光纖將控制室中的分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）控制器主機柜和采集柜進行連接的方式[2]。這一方式具備諸多優(yōu)點，比如可靠性與穩(wěn)定性更高，可大幅節(jié)省電纜與安裝部分的支出。此外，這種遠程智能I/O方式還自帶數(shù)據(jù)處理與自我檢測等功能，不過值得注意的是，即便采用了該方式也不能因此縮減電量變送器、I/O卡件、模擬量卡件等設備的數(shù)量。

2.2 I/O集中監(jiān)控方式

所謂I/O集中監(jiān)控方式，即利用電氣設備的饋線對現(xiàn)場設備進行I/O接口的設置，之后利用硬接線電纜將集中控制室中DCS的I/O通道相連，經(jīng)由A/D處理之后便進入集散控制系統(tǒng)組態(tài)，進而全面實現(xiàn)對火力發(fā)電廠電氣設備的實時監(jiān)控[3]。該監(jiān)控方式具備運維便捷、反應速度快等特點，因此同樣可縮減集散控制系統(tǒng)的成本。值得注意的是，由于所有電氣設備均會納入集散控制系統(tǒng)的監(jiān)控之中，所以在監(jiān)控數(shù)量逐漸增多的情況下，會造成DCS主機冗余縮減，再加上控制樓的面積過大以及電纜數(shù)量眾多等原因，可能會影響到集散控制系統(tǒng)的可靠性。

2.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)方式

這里所講的現(xiàn)場總線也即是現(xiàn)代常用的3C技術(shù)，主要所指的是計算機（Computer）、通信（Communication）以及控制技術(shù)（Control）的有效結(jié)合，是目前網(wǎng)絡信息技術(shù)觸及控制范疇的有力體現(xiàn)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的方式，主要是通過廢除集散控制系統(tǒng)控制站及其輸入/輸出單元的方式，徹底改變集散控制系統(tǒng)中集中與分散相結(jié)合的狀態(tài)，將整個控制系統(tǒng)分布于火力發(fā)電廠的現(xiàn)場電氣設備當中，進而實現(xiàn)了分散控制。

3 火力發(fā)電廠中電氣自動化技術(shù)的創(chuàng)新應用

3.1 統(tǒng)一單元爐機組

將電氣自動化技術(shù)合理應用至火力發(fā)電廠的生產(chǎn)當中，能夠全面提升單元爐機組的生產(chǎn)效率，進而降低火力發(fā)電的生產(chǎn)成本，所以有必要將過去機、電一體化模式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C、爐、電一體化的單元運行監(jiān)控。唯有如此，火力發(fā)電廠的DCS才可在該運行模式之下對整個火力發(fā)電機組的運行狀態(tài)信息及參數(shù)展開及時且準確的收集與分析，同時借助火力發(fā)電廠的內(nèi)部信息管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡，對整個電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)展開監(jiān)督。進而全面提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與可靠性，充分發(fā)揮出單元火力發(fā)電機組的潛能，同時在監(jiān)控系統(tǒng)的全面簡化下有效縮減控制成本?？梢?，統(tǒng)一單元爐機組能夠極大方便于火力發(fā)電廠的信息管理系統(tǒng)的信息采集工作，從而顯著提升火力發(fā)電廠的統(tǒng)一管理與運行效率，確保電網(wǎng)運行狀態(tài)的可靠性與經(jīng)濟性。

3.2 創(chuàng)新控制保護手段

通常來講，火力發(fā)電廠過去所愛用的系統(tǒng)保護與控制手段大多數(shù)為連鎖與報警方式，基于其工作原理來看，報警功能僅僅在出現(xiàn)連鎖情況下才能觸發(fā)或是存在超限時情況才會報警，可見這一保護與控制手段的作用極為局限，針對出現(xiàn)的特殊化情況則很難給予及時且有效的提醒，也不會給出科學有效的解決方案，所以對于火力發(fā)電廠的正常工作開展會存在負面影響。而將電氣自動化技術(shù)應用其中，能夠充分發(fā)揮出計算機對于火力發(fā)電過程的實時保護與控制作用，通過對電氣自動化系統(tǒng)展開故障檢測與診斷等技術(shù)操作，能夠確保系統(tǒng)故障得到及時有效的控制，進而提高了火力發(fā)電廠中電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)機、爐、電一體化運行控制。借助終端計算機網(wǎng)絡的有效控制，利用控制線路串聯(lián)所有電氣設備，確保所有電氣設備的用電情況、電壓等電力數(shù)據(jù)與有功功率、無功功率得到及時檢測與反饋，而相關(guān)工作人員則針對所反饋的信息展開分析處理，進而確定最適宜的配電方案，確保電廠供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。

3.3 實現(xiàn)電氣全通信控制

現(xiàn)階段我國火力發(fā)電廠的電氣自動化系統(tǒng)應用中依舊無法完全滿足DCS利用ECS去實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的全通信控制，該系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性與通信速度還存在缺陷，并且在DCS與ECS兩者之間還存在部分硬接線。所以，為了全面實現(xiàn)火力發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)全通信控制模式，充分滿足DCS利用ECS去實現(xiàn)對火力發(fā)電廠單元爐機組運行的實時監(jiān)控需求，首先需要間隔熱工工藝聯(lián)鎖問題解決掉，這不僅是提升電氣自動化系統(tǒng)后臺運行速度及其運行水平的關(guān)鍵基礎，同時也是促使ECS與DCS互通互聯(lián)的必備條件[4]。電氣全通信控制可全面提高DCS的控制水平、自動化水平與運行管理水平等，促使電氣自動化技術(shù)能夠在火力發(fā)電廠得到廣泛利用，實現(xiàn)火力發(fā)電廠的全自動化。

3.4 構(gòu)建通用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

唯有構(gòu)建完善的通用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，才能夠保證火力發(fā)電廠的電氣自動化系統(tǒng)得以正常運轉(zhuǎn)，原因就在于通用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的成功構(gòu)建，可促使火力發(fā)電廠的管理工作人員對各類發(fā)電設備的運行參數(shù)實時監(jiān)控，同時確保火力發(fā)電廠中各電氣設備控制裝置、監(jiān)控系統(tǒng)以及管控系統(tǒng)之間的信息傳送順暢，全面實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn)，助推辦公自動化升級為零部件設備的全面覆蓋。通過通用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的有效構(gòu)建，能夠確保監(jiān)控信息系統(tǒng)、DCS輔助控制系統(tǒng)等得到合理應用，并且也有效助推了火力發(fā)電廠自動化水平的不斷提升。所以，火力發(fā)電廠應當積極創(chuàng)新電氣自動化技術(shù)的應用，選用適宜的網(wǎng)絡通信產(chǎn)品，保證相關(guān)管理人員可通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對電氣設備的實時控制與監(jiān)督管理，確?；鹆Πl(fā)電廠生產(chǎn)得以有序開展。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會信息化技術(shù)的高速發(fā)展，我國電力行業(yè)也逐漸向網(wǎng)絡化與信息化方向發(fā)展?，F(xiàn)如今，大多數(shù)火力發(fā)電廠都應著手應用電氣自動化技術(shù)去構(gòu)建全新電氣系統(tǒng)，確保實現(xiàn)發(fā)電廠的機、爐、電一體化運行。其中DCS，ECS與安全儀表系統(tǒng)（Safety Instrumented System，SIS）等技術(shù)的有效應用，全面提高了火力發(fā)電廠的管控水平與工作效率。由此可見，火力發(fā)電廠通過廣泛應用電氣自動化技術(shù)，能夠有效助推發(fā)電廠的穩(wěn)步發(fā)展，這也是時代發(fā)展的必然趨勢。

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[3]薛凱嘉.電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的應用分析[J].能源與節(jié)能，2017（5）：142-143.

[4]王永清，徐錦祥.論電氣自動化在火力發(fā)電廠中的應用[J].四川水泥，2016（12）：296.