探究火力發(fā)電中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應用以及創(chuàng )新

　　摘 要：電力行業(yè)在網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的完善下不斷發(fā)展，我國在主力機組的選擇上也采用了參數高、容量大的火電機組，在監控、管理上，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化和信息化。電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠(chǎng)中得到了很好的應用，機組的潛力不斷發(fā)掘出來(lái)，形成電、機、爐一體的監控管理系統，火電發(fā)電廠(chǎng)在運行和管理上的成效得到明顯提高，其自動(dòng)化水平和最終效益也不斷提升，競爭力日益加強。該文通過(guò)分析電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應用，探討有效的創(chuàng )新方法。

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

　　火力發(fā)電中所應用的電氣自動(dòng)化技術(shù)，也稱(chēng)ECS系統，電氣自動(dòng)化是發(fā)電廠(chǎng)的新興領(lǐng)域，是近幾年來(lái)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，這一技術(shù)的側重點(diǎn)在于自動(dòng)監控火力發(fā)電廠(chǎng)的電氣系統，實(shí)現控制、保護和分析發(fā)電廠(chǎng)內部耗電中低壓電氣系統的目的[1]。就目前情況來(lái)看，電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應用比較廣泛，網(wǎng)絡(luò )化和信息化是其特有優(yōu)勢，一方面擴大了電氣信息在發(fā)電廠(chǎng)中的應用范圍，另一方面，提高了自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電廠(chǎng)中的應用水平，電氣控制在安全性和可靠性方面也不斷加強。

　　1 基本作用

　　1.1 提高效率

　　我國總體用電量隨著(zhù)居民生活水平的提高，呈現日益上升趨勢。根據近幾年的發(fā)電效率而言，發(fā)電量明顯無(wú)法滿(mǎn)足居民用電量，特別是夏天分時(shí)段的供電，嚴重影響了居民的正常生活。隨著(zhù)家用電器的增加，居民用電量也日益攀升，電力廠(chǎng)相應的發(fā)電要求也隨之提高。傳統發(fā)電系統存在的問(wèn)題，嚴重影響發(fā)電量和發(fā)電效益的提高，致使居民用電要求無(wú)法得到滿(mǎn)足。而電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應用，有效提高了發(fā)電效率，解決了這一問(wèn)題[2]。電氣自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)收集有用數據進(jìn)行分析，制定出具體可行的實(shí)施方案，在運行時(shí)間的強度方面做好有效規劃，在滿(mǎn)足居民用電的同時(shí)，減少發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的資源浪費。

　　1.2 降低成本

　　煤和石油是傳統的發(fā)電材料，發(fā)電技術(shù)落后，很難完成發(fā)電強度的準確分析，對發(fā)電量的控制也存在問(wèn)題，容易出現發(fā)電過(guò)多或不足現象。另外，由于人工操作的原因，也存在資源燃燒不充分所造成的浪費問(wèn)題。而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以使用計算機軟件，準確算出資源充分燃燒所需的時(shí)間，大大提高資源的使用效率。在火力發(fā)電中使用電氣自動(dòng)化技術(shù)，既能提高發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電效率，也能滿(mǎn)足居民在用電量方面的需求。在降低發(fā)電成本的同時(shí)，更好地實(shí)現了電量供應目標。

　　1.3 優(yōu)化配置

　　合理分配資源是火力發(fā)電過(guò)程中的重要內容，需要重點(diǎn)注意。發(fā)電廠(chǎng)內設備比較多，為達到供電要求，通常需要長(cháng)時(shí)間的同時(shí)運轉。而發(fā)電設備作為機械，有一定的運作限度，運轉時(shí)間過(guò)長(cháng)或進(jìn)行超負荷運轉，都會(huì )影響設備的運作效率，嚴重情況下會(huì )損壞設備。而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以準確計算出設備所需運轉時(shí)間，在出現超負荷情況下可自動(dòng)停止，待設備冷卻后再進(jìn)行運轉。因此，發(fā)電設備在電氣自動(dòng)化技術(shù)下可以進(jìn)行輪流休養，設備的運轉效率得到提升，使用年限也得到有效保障。另外，電氣自動(dòng)化技術(shù)可以對設備故障進(jìn)行報警，及時(shí)提醒管理人員發(fā)現并解決問(wèn)題。以往數據的輸入可以實(shí)現對設備的人工模擬操作，最大程度提高設備的使用效率。

　　2 應用現狀

　　在設備保護方面的應用。電氣自動(dòng)化技術(shù)在設備保護方面的應用包括聯(lián)鎖保護、裝置保護、繼電保護和防雷保護。電氣自動(dòng)化技術(shù)在設備出現異常情況時(shí)，會(huì )及時(shí)關(guān)閉閘門(mén)，使故障設備停止生產(chǎn)運行，對設備進(jìn)行有效的聯(lián)鎖保護。電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠協(xié)調搭配火力發(fā)電廠(chǎng)中的危機保安器、安全門(mén)等保護裝置，在排除外因干擾的前提下，完成電氣操作運行指令。繼電保護是通過(guò)連接計算機和繼電器，構建自動(dòng)化的控制模式，實(shí)現繼電器在火力發(fā)電廠(chǎng)運行過(guò)程中的有效調控。電氣自動(dòng)化技術(shù)對電力設備的保護控制，通過(guò)使用防雷器，減少雷擊對電機設備產(chǎn)生的干擾。

　　在常規控制方面的應用。電氣自動(dòng)化技術(shù)在常規控制方面的應用有集中控制、就地控制、自動(dòng)控制和故障控制。在集中控制中，電氣自動(dòng)化技術(shù)有效組合了發(fā)電機組、爐鍋和汽輪機，實(shí)現了控制操作的集中化，設備運行效率得到明顯提高。就地控制是針對規模相對比較小的火力發(fā)電廠(chǎng)采用的控制方式，通過(guò)連接重要設備及裝置，實(shí)現設備的整體運行[3]。自動(dòng)控制即自動(dòng)化的電能生產(chǎn)，在減少設備運行錯誤的同時(shí)，電能生產(chǎn)的難度也相應降低，電能產(chǎn)量與經(jīng)濟效益也得到提高。在故障控制中，技術(shù)人員只需通過(guò)計算機監控運行設備，可以及時(shí)發(fā)現設備故障并解決。對于比較小的設備故障，系統可根據操作指令自動(dòng)進(jìn)行處理。

　　3 系統配置

　　3.1 I/O監控

　　I/O監控是一種集中監控方式，設備中電器的所有饋線(xiàn)都需要設置對應的I/O接口，通過(guò)電纜連接各個(gè)I/O通道，設備在進(jìn)行A/D處理后進(jìn)入DCS狀態(tài)，由此使整個(gè)發(fā)電工廠(chǎng)的設備處于DCS的監控之下。I/O監控在運行過(guò)程中，方便進(jìn)行維護，問(wèn)題發(fā)現和解決速度快，優(yōu)勢明顯。相對比較低的監控防護等級，降低了DCS的造價(jià)，也有效降低了發(fā)電所需的成本。而I/O監控所涉及范圍包括所有電氣設備，工程量大且比較復雜。電氣設備的增加，無(wú)疑會(huì )加大監控范圍，致使監控運行壓力增加。監控范圍以及空間跨度的擴大，也相應增加了電纜的距離，DCS的可靠性受到一定程度的干擾。

　　3.2 遠程智能I/O控制

　　遠程智能I/O控制，作為一種監控技術(shù)，在生產(chǎn)中的應用領(lǐng)域比較廣泛。遠程智能I/O控制的采用，相對減少了人力資源的使用，操作人員可在遠程接觸中實(shí)現對電氣設備的智能控制，有效緩解了操作人員的工作壓力，降低了工作強度�；鹆Πl(fā)電過(guò)程中，I/O信號通過(guò)電纜連接加采集柜，利用光纖或者雙絞線(xiàn)實(shí)現加采集柜與DCS控制器的連接，從而進(jìn)行數據傳輸。遠程智能I/O控制不需要操作人員進(jìn)行近距離接觸，在電纜鋪設方面節省了部分安裝費用。另外，I/O控制可以自動(dòng)對所收集數據進(jìn)行檢查、處理和校正。而在電量變送器、卡件和模擬量卡件方面，I/O控制也無(wú)法減少。

　　3.3 總線(xiàn)控制

　　總線(xiàn)控制技術(shù)在電氣設備上的應用，通常需要利用3G技術(shù)來(lái)實(shí)現，通信技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)三者的配合和促進(jìn)，是信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在設備控制領(lǐng)域有效發(fā)展的重要基礎�？偩�(xiàn)控制技術(shù)通過(guò)避開(kāi)DCS控制站中的輸入、輸出單元，改變了傳統DCS控制中的集中和分散相結合控制體系。傳統集散結合的控制模式，在部分電氣設備的管理上是統一進(jìn)行的，缺乏針對性和及時(shí)性。而總線(xiàn)控制技術(shù)，有效解決了這一問(wèn)題，對電氣設備進(jìn)行高度的分散管理和分散控制。

　　4 創(chuàng )新手段

　　4.1 單元爐機組的統一

　　電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電應用中的創(chuàng )新，需要實(shí)現發(fā)電廠(chǎng)電、機、爐的一體化，形成單元制的監控運行方式�；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)中的DCS控制可通過(guò)這種監控方式，分析和總結火電機組整體的運行參數以及狀態(tài)信息，發(fā)掘火電機組的最大潛力，其自身獨具的控制功能在得到發(fā)揮的同時(shí)，也在一定程度上縮小了控制范圍，對監控系統進(jìn)行了相應的簡(jiǎn)化，有效降低了造價(jià)成本[4]。另外，在采集火力發(fā)電中有關(guān)電廠(chǎng)信息管理系統的信息方面，統一單元爐機組有重要的促進(jìn)作用，實(shí)現了火電電網(wǎng)運行管理的統一和加強，中調AGC的相關(guān)要求和指令也逐一完成，電網(wǎng)工作效率提高，整個(gè)運行處于最佳、最經(jīng)濟狀態(tài)。單元爐機組的統一，有效提高了火電機組的自動(dòng)化水平，其監控水平也得到相應提升。

　　4.2 控制保護手段的創(chuàng )新

　　在傳統火力發(fā)電中，系統控制方式是報警，聯(lián)鎖是其采用的保護手段，而這種控制保護手段，僅僅適用于帶有波動(dòng)性的超限報警和聯(lián)鎖跳機。電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng )新應用，通過(guò)計算機技術(shù)實(shí)現控制和保護目的，在檢測電氣自動(dòng)化系統運營(yíng)、診斷出現故障的過(guò)程中，火電設備系統的隱患能夠提前被發(fā)現，控制保護策略也可以及時(shí)進(jìn)行改善，如主動(dòng)性的控制和保護措施的采用，可以自動(dòng)調整系統故障的控制范圍，實(shí)現有效的防范，從而保證電氣自動(dòng)化系統的正常運轉。此外，控制保護手段的創(chuàng )新，也使電氣自動(dòng)化系統在設備維護上處于主動(dòng)防患狀態(tài)，設備出現的故障能夠及時(shí)發(fā)現和處理。

　　4.3 電氣的全通信控制

　　就目前情況來(lái)看，電氣自動(dòng)化系統在火力發(fā)電中的應用，還無(wú)法達到DCS控制系統的要求，在DCS控制系統基礎上實(shí)現的電氣全通信控制方式也無(wú)法得到滿(mǎn)足。通信的速度以及系統的可靠性都需要有一定的提升，而DCS控制系統與電氣自動(dòng)化系統之間所存留的部分硬接線(xiàn)，也是需要解決的問(wèn)題[5]。電氣全通信控制模式的形成，需要解決好熱工工藝連鎖方面的問(wèn)題，在實(shí)際應用上提高電氣后臺系統的水平，對于初期階段的基礎運轉監控功能，還需要不斷豐富，在實(shí)際操作過(guò)程中，提高電氣自動(dòng)化系統控制的邏輯性，在控制水平、運行管理水平以及自動(dòng)化水平方面不斷提升。

　　4.4 通用網(wǎng)絡(luò )結構的構建

　　在電氣自動(dòng)化系統成功生產(chǎn)運營(yíng)過(guò)程中，通用網(wǎng)絡(luò )結構的構建有重要的推動(dòng)作用。電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng )新應用，需要選擇合適的網(wǎng)絡(luò )通訊產(chǎn)品，能夠在擴展自動(dòng)化辦公環(huán)境的基礎上，實(shí)現元件甚至電氣自動(dòng)化系統整體范圍內的使用，以電廠(chǎng)管理層為基礎，發(fā)揮對現場(chǎng)設備的監控功能，保證計算機控制系統、管理系統以及控制設備之間信息傳輸的暢通性，實(shí)現整體集中運行的自動(dòng)化。

　　5 結語(yǔ)

　　火力發(fā)電作為我國電力結構的主要部分，在持續發(fā)展和應用創(chuàng )新方面需要不斷努力，而電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應用和創(chuàng )新是重點(diǎn)。電氣自動(dòng)化技術(shù)的推廣，需要根據實(shí)際應用情況，了解相應的應用問(wèn)題，并不斷改進(jìn)和創(chuàng )新應用方法，節省生產(chǎn)費用，提高生產(chǎn)效益，滿(mǎn)足發(fā)展需求，促進(jìn)我國經(jīng)濟的持續、穩定發(fā)展。

　　參考文獻

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