賈曉娜

摘 要：火力發(fā)電中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，是發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域近幾年來(lái)新型的熱點(diǎn)與焦點(diǎn)，其側(cè)重于對(duì)火力發(fā)電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)部用電中低壓電氣系統(tǒng)的保護(hù)、控制和分析等。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在火力發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其利用自身特有的信息化和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，不僅促進(jìn)了發(fā)電廠(chǎng)電氣信息的廣泛應(yīng)用，也提高了發(fā)電廠(chǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行水平，增強(qiáng)了電氣控制的安全性和可靠性。

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

1 引言

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展和在火力發(fā)電中的應(yīng)用，其運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)在最大限度地挖掘機(jī)組潛力，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠(chǎng)機(jī)、爐、電的一體化運(yùn)行監(jiān)控，加強(qiáng)火電發(fā)電運(yùn)行和管理，提高工作效率和自動(dòng)化水平，降低成本造價(jià)以及提高火力發(fā)電廠(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力等方面取得了顯著的成果。

2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在火力發(fā)電中運(yùn)用的現(xiàn)狀

2.1 火電廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成

火電廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括有發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化和機(jī)爐熱工自動(dòng)化兩大系統(tǒng)。但是由于火電廠(chǎng)過(guò)程控制的復(fù)雜性，機(jī)爐熱工自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)就含有多個(gè)復(fù)雜控制的子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)都是相對(duì)獨(dú)立的DCS/FCS系統(tǒng)。例如單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字電液控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)等；而發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)包括有發(fā)電廠(chǎng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)和發(fā)電廠(chǎng)網(wǎng)控自動(dòng)化系統(tǒng)（NCS），這兩個(gè)子系統(tǒng)也是相對(duì)獨(dú)立的DCS/FCS系統(tǒng)。發(fā)電廠(chǎng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)（一臺(tái)發(fā)電機(jī)組配一套監(jiān)控系統(tǒng)）和公共部分系統(tǒng)。每套發(fā)電機(jī)組監(jiān)控子系統(tǒng)相應(yīng)配置有發(fā)變組保護(hù)、濾波、同期、勵(lì)磁、直流、UPS等保護(hù)測(cè)控裝置。公共部分有高壓和低壓廠(chǎng)用電保護(hù)測(cè)控裝置及廠(chǎng)用電快切換裝置等。另外，ECS和機(jī)爐DCS監(jiān)控系統(tǒng)分別通過(guò)網(wǎng)關(guān)與SIS廠(chǎng)控級(jí)相連。

2.2 傳統(tǒng)DCS技術(shù)應(yīng)用于廠(chǎng)用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)存在的問(wèn)題

（1）因?yàn)镋CS納入DCS后，控制系統(tǒng)的輸出點(diǎn)與AC220V、AC380V電壓串入DCS系統(tǒng)中，就會(huì)可能燒壞大批弱電設(shè)備。因此需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中充分考慮到強(qiáng)、弱電的隔離問(wèn)題。同樣的，在施工過(guò)程中，施工人員也要注意這個(gè)問(wèn)題，避免燒壞設(shè)備。

（2）DCS控制軟件在用戶(hù)權(quán)限、權(quán)限分級(jí)可以做得很細(xì)致、到位，但是在操作監(jiān)護(hù)上缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，需要在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)上明確提出：要求DCS廠(chǎng)家必須具備ECS操作時(shí)所必須的由監(jiān)護(hù)人員確認(rèn)的程序。

（3）目前主流DCS控制程序的掃描周期在100—200ms左右，達(dá)不到電氣保護(hù)動(dòng)作、高壓廠(chǎng)用電快切、通氣和勵(lì)磁調(diào)節(jié)的要求，所以ECS納入DCS控制后，必須保留繼電保護(hù)裝置、高壓廠(chǎng)用電快切裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)同期裝置等，確保這些功能的準(zhǔn)確性、可靠性和靈敏性。

3 創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的系統(tǒng)配置

電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的系統(tǒng)配置主要可以分為以下三種形式：集中監(jiān)控方式、遠(yuǎn)程智能方式和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)（FCS）方式。

3.1 集中監(jiān)控方式

集中方式。是將電氣的各饋線(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接口，通過(guò)硬接線(xiàn)電纜與集控室通道相連，經(jīng)處理后進(jìn)人DCS組態(tài)，實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)全廠(chǎng)電氣沒(méi)備的監(jiān)控。這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是速度對(duì)應(yīng)快、運(yùn)行維護(hù)好、監(jiān)控站的防護(hù)等級(jí)低，從而使DCS的造價(jià)下降，但由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入DCS監(jiān)控，隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加使DCS主機(jī)冗余的下降，電纜數(shù)量巨大，控制樓面積大，長(zhǎng)距離電纜引進(jìn)的干擾可能影響DCS的可靠性。

3.2 遠(yuǎn)程智能方式

遠(yuǎn)程智能方式是在數(shù)據(jù)采集較集中且離控制室較遠(yuǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立遠(yuǎn)程采集柜（即現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換機(jī)柜），現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)通過(guò)硬接線(xiàn)電纜與加采集柜相連，加采集柜與控制室DCS控制器主機(jī)柜通過(guò)光纖或雙絞線(xiàn)。遠(yuǎn)程具有節(jié)省大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)省控制樓面積、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，智能化遠(yuǎn)程還可完成數(shù)據(jù)處理、自檢、自校正等功能。但卡件、模擬量卡件及電量變送器還是不能減少。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)方式

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是當(dāng)今3c技術(shù)，即通信、計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)合，是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到控制領(lǐng)域和現(xiàn)場(chǎng)的體現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)廢棄了DCS的控制站及其輸人/輸出單元，從根本上改變了DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，通過(guò)將控制功能高度分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備這一途徑，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。

4 創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用

4.1 統(tǒng)一單元爐機(jī)組

創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)由機(jī)、電控制一體化向火力發(fā)電廠(chǎng)機(jī)、爐、電一體化的單元制運(yùn)行監(jiān)控方式轉(zhuǎn)化。這樣，火力發(fā)電廠(chǎng)中集散控制系統(tǒng)可以通過(guò)機(jī)、爐、電單元制的運(yùn)行方式對(duì)整個(gè)火電機(jī)組的所有運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息進(jìn)行匯總和分析，最大限度地挖掘火電機(jī)組潛力，并發(fā)揮其自身特有的控制功能，最大限度地縮小控制室，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，也就能夠最大可能地降低成本造價(jià){同時(shí)，統(tǒng)一單元爐機(jī)組也便于火力發(fā)電中電廠(chǎng)信息管理系統(tǒng)的信息采集，從而加強(qiáng)火電電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理，完成中調(diào)AGC的相關(guān)指令和要求，提高電網(wǎng)的工作效率，使其保持在最經(jīng)濟(jì)和最佳的運(yùn)行狀態(tài)。因此，統(tǒng)一單元爐機(jī)組有利于提高火電機(jī)組的監(jiān)控水平和自動(dòng)化水平。

4.2 創(chuàng)新控制保護(hù)手段

一般來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)的火力發(fā)電中所采用的系統(tǒng)控制和保護(hù)手段為報(bào)警和連鎖，僅僅只能實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警以及聯(lián)鎖跳機(jī)的波動(dòng)性控制和保護(hù)。而通過(guò)創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以通過(guò)采用計(jì)算機(jī)的控制保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)檢測(cè)和故障診斷等，從而提前發(fā)現(xiàn)火電設(shè)備的系統(tǒng)隱患，并改變控制和保護(hù)策略，采取諸如系統(tǒng)冗余等一些主動(dòng)性控制和保護(hù)措施，對(duì)系統(tǒng)故障的范圍進(jìn)行自動(dòng)控制，防患于未然，保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持運(yùn)行狀態(tài)。另外，也可以使實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備從預(yù)防維護(hù)的被動(dòng)和事故后維修轉(zhuǎn)化為預(yù)防維護(hù)的預(yù)知和設(shè)備維修的同時(shí)進(jìn)行。

4.3 實(shí)現(xiàn)電氣全通信控制

從目前的情況來(lái)看，火力發(fā)電廠(chǎng)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還無(wú)法滿(mǎn)足集散控制系統(tǒng)通過(guò)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣全通信控制的方式，其通信速度和系統(tǒng)可靠性還存在著一定的距離，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)之間還存留了一部分的硬接線(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)電氣全通信控制模式，就必須處理好熱工工藝連鎖的問(wèn)題，提高電氣后臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用水平，豐富當(dāng)前初級(jí)階段的基本運(yùn)行監(jiān)視功能，實(shí)質(zhì)性地提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制邏輯、控制水平、自動(dòng)化水平和運(yùn)行管理水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中能夠發(fā)揮非常重要的作用。當(dāng)前火力發(fā)電廠(chǎng)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用方面也取得了較大的進(jìn)步，最大限度地挖掘了火電機(jī)組的工作潛力，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠(chǎng)中機(jī)、爐、電一體化的單元制運(yùn)行監(jiān)控模式，加強(qiáng)了火力發(fā)電廠(chǎng)中電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理，提高了系統(tǒng)工作效率、控制水平和自動(dòng)化水平，降低了火電廠(chǎng)的成本造價(jià)，提高了火力發(fā)電廠(chǎng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

參考文獻(xiàn)：

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