淺論火力發(fā)電中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

楊　杰（中國(guó)電建集團(tuán)四川電力建設(shè)三公司，四川　內(nèi)江　641005）

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淺論火力發(fā)電中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

楊杰（中國(guó)電建集團(tuán)四川電力建設(shè)三公司，四川內(nèi)江641005）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及各種先進(jìn)電子技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。尤其在電力行業(yè)中應(yīng)用十分普遍，目前，我國(guó)火力發(fā)電廠正在朝著大機(jī)組的方向發(fā)展，火電廠也逐漸邁向信息化、網(wǎng)絡(luò)化如廠級(jí)管理系統(tǒng)、各級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)等都采用了先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)?；痣姀S電氣自動(dòng)化技術(shù)水平比較高，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機(jī)組、鍋爐、電氣設(shè)備等統(tǒng)一監(jiān)控，不僅提高了廠內(nèi)工作效率，而且有效的降低了運(yùn)行和維護(hù)成本，進(jìn)而提升了火力發(fā)電廠的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。本文首先介紹了火力發(fā)電中自動(dòng)化技術(shù)的作用，然后具體介紹了實(shí)際中系統(tǒng)中的配置，最后結(jié)合案例進(jìn)行了分析，希望本文的工作能為從事相關(guān)工作的人員提供一定的指導(dǎo)和幫助。

火力發(fā)電廠；電氣自動(dòng)化技術(shù)；優(yōu)化配置

引言

科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，使得電力自動(dòng)化技術(shù)的使用十分普遍，特別是在火力發(fā)電廠的應(yīng)用。首先，該系統(tǒng)為火力發(fā)電廠信息采樣、運(yùn)行設(shè)備監(jiān)控、重點(diǎn)地區(qū)保護(hù)等方面提供了保證，一般情況下，通信層、間隔層、控制層是組成該系統(tǒng)主要的部分，這三者之間采用分布式方法達(dá)到最系統(tǒng)整體的控制和監(jiān)管。另外，該系統(tǒng)上層設(shè)備與下層設(shè)備之間的模式為對(duì)等的，下層設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)不受網(wǎng)絡(luò)等原因約束。與此同時(shí)，作為系統(tǒng)控制的核心，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)具有很多任務(wù)如信息的控制、采樣、監(jiān)控等，若要完成一整套的信息傳輸需要依賴各個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。下面簡(jiǎn)要介紹電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中各層之間的功能：①通信層。該層的主要功能是實(shí)現(xiàn)間隔層和各基站之間信息交流，并以邏輯單元控制各個(gè)設(shè)備。②間隔層。間隔層由保護(hù)繼電器設(shè)備和智能電器組成，上層與下層網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞是通過(guò)接口完成，目前，全國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)可以和其它關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)完成信息的交流，進(jìn)而在發(fā)電廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)了信息化、科學(xué)化。

1　火力發(fā)電中電氣自動(dòng)化的作用

1.1設(shè)備資源的優(yōu)化配置

通常情況下，我國(guó)的火力發(fā)電廠具有多臺(tái)發(fā)電設(shè)備，為了保證良好的電量供應(yīng)，這些設(shè)備需要運(yùn)行比較長(zhǎng)的一段時(shí)間。然而，任何一種設(shè)備都有一定的使用注意事項(xiàng)，如不可長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，否則會(huì)影響設(shè)備的使用壽命、極容易使設(shè)備發(fā)生損壞。采用電氣自動(dòng)化技術(shù)以后，不僅可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，而且可以根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)做出相應(yīng)的操作，如果設(shè)備處在超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，就會(huì)自動(dòng)停止直到滿足正常的運(yùn)行條件。當(dāng)然，發(fā)電廠中的設(shè)備有時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障，此時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)甄別會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)以提醒管理人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。

1.2發(fā)電效率的有效提高

現(xiàn)階段，隨著改革開(kāi)放的不斷深入，人民的生活得到了質(zhì)的提升，幾乎每家每戶都會(huì)有空調(diào)、冰箱等用電設(shè)備，因此電力電量需求每年都會(huì)增加，尤其是在比較炎熱的夏季和寒冷的冬季，拉閘限電操作十分普遍，這給當(dāng)?shù)氐木用裾Ｉ顜?lái)了嚴(yán)重影響。由于火力發(fā)電是我國(guó)目前應(yīng)用最多的發(fā)電形式，因此火力發(fā)電廠的發(fā)電強(qiáng)度亟需進(jìn)一步提升，以前火電廠中的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電廠內(nèi)部正常的電力生產(chǎn)但無(wú)法保證高效率，與日益增長(zhǎng)的負(fù)荷不適宜，提升電量生產(chǎn)效率擺在了火力電廠的面前?？茖W(xué)技術(shù)水平的發(fā)展使電氣自動(dòng)化技術(shù)日臻成熟，它是解決眼下困境最重要的手段，不僅可以提升電廠發(fā)電效率、降低資源浪費(fèi)，而且為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。

1.3發(fā)電成本的有效降低

新中國(guó)成立以后，我國(guó)的電力部門就已經(jīng)成立了，當(dāng)時(shí)發(fā)電采用的原料多半是石油或者煤炭，缺乏對(duì)技術(shù)手段的創(chuàng)新。這種方式很容易造成發(fā)電不均衡，同時(shí)由于燃煤發(fā)電需要人工進(jìn)行操作，勢(shì)必會(huì)造成燃料不充分的問(wèn)題，從而導(dǎo)致資源的較大浪費(fèi)。由于煤、石油等一次能源的枯竭和嚴(yán)峻的環(huán)保問(wèn)題，迫切需要尋找一種自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)平衡發(fā)電不均，資源浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)能有效的處理上述問(wèn)題，它通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)燃料進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)控制燃料更換，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐證明采用這種技術(shù)能節(jié)約5%的原料，且提升了發(fā)電效率保證了居民用電量，是解決火電廠存在問(wèn)題最佳的方法。

2　電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用

2.1通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的健全

火電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的成功運(yùn)用離不開(kāi)通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建。使用通用網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備全周期自動(dòng)控制，使參與生產(chǎn)的人員能夠可以從整體上監(jiān)測(cè)和控制廠內(nèi)設(shè)備，與此同時(shí)為各系統(tǒng)子模塊數(shù)據(jù)信息的傳輸提供便利，值得一提的是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)包含計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、控制和管理系統(tǒng)。

2.2單元爐機(jī)組一體化

火力發(fā)電廠通過(guò)采用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組、鍋爐、設(shè)備等一體化運(yùn)行，這種情況下系統(tǒng)中的信息和數(shù)據(jù)的傳送就需要依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)整體信息的匯總和監(jiān)控。一般情況下，運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能極大的發(fā)揮火電機(jī)組的潛力，且能夠有效控制生產(chǎn)所需的成本。如對(duì)設(shè)備進(jìn)行細(xì)操作中，就要?jiǎng)討B(tài)的減少單元機(jī)組的負(fù)載量，有效縮短控制室，這樣可減少機(jī)組運(yùn)行成本、管理成本。為了協(xié)調(diào)火力發(fā)電廠各設(shè)備之間的信息傳輸，需要對(duì)單元機(jī)組進(jìn)行統(tǒng)一管理，這樣可有效提升電網(wǎng)工作水平，保證設(shè)備合理運(yùn)行。因此，設(shè)備的控制是火力發(fā)電中最為重要的環(huán)節(jié)，同時(shí)需要保證電廠中監(jiān)控和自動(dòng)化等級(jí)，為電廠安全高效的運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。只要火力發(fā)電廠設(shè)備安全可靠運(yùn)行，就會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3保護(hù)手段的創(chuàng)新控制

以前，火力發(fā)電中應(yīng)用最廣泛的保護(hù)和控制手段是報(bào)警和連鎖裝置的應(yīng)用，但整體實(shí)現(xiàn)過(guò)程比較復(fù)雜，且自動(dòng)化程度較低，很容易造成人為事故。電氣自動(dòng)化技術(shù)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，能夠自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中故障和運(yùn)行檢測(cè)，不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，而且可以提前預(yù)測(cè)出產(chǎn)生故障的設(shè)備，保證火力發(fā)電廠設(shè)備的可靠運(yùn)行，一旦發(fā)現(xiàn)故障，相關(guān)控制設(shè)備就會(huì)做出反應(yīng)，自動(dòng)識(shí)別故障并自動(dòng)切除系統(tǒng)故障，確保整個(gè)系統(tǒng)保持正常平穩(wěn)的運(yùn)行。另外，預(yù)防和維修是兩個(gè)完全分離的步驟，采用電氣自動(dòng)化技術(shù)后維修與預(yù)防可以同時(shí)進(jìn)行，不會(huì)影響機(jī)組的正常運(yùn)行，從而為保證電力的可靠供應(yīng)奠定基礎(chǔ)，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用為火電廠發(fā)電效率的提升提供了保證，各有關(guān)部門應(yīng)該給予高度重視。

3　火力發(fā)電中應(yīng)用電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)配置

3.1總線的相應(yīng)控制技術(shù)

火力發(fā)電廠中各設(shè)備的運(yùn)行，控制總線技術(shù)的應(yīng)用比較先進(jìn)，只有控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)這幾個(gè)方面共同促進(jìn)，才可將信息技術(shù)發(fā)揮到最大。設(shè)備的控制十分重要，現(xiàn)場(chǎng)總線可將各控制單元進(jìn)行統(tǒng)一處理，采用這種模式可以有效預(yù)防和控制設(shè)備的運(yùn)行，建立分散和集中混合的控制結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸控制相比，這種模式更容易實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，電廠中設(shè)備的分散管理采用總線控制技術(shù)效果特別好，設(shè)備的可靠運(yùn)行是火電廠發(fā)電的保證，利用總線技術(shù)控制設(shè)備可以為電廠節(jié)約較大的管理成本，因此備受人們歡迎。

3.2輸入輸出控制

輸入或輸出控制包含兩種：第一種是I/O集中監(jiān)控。就是將輸入、輸出接入每個(gè)設(shè)備的饋線中，實(shí)現(xiàn)每一的通道的順利連接，連接的設(shè)備有很多中，其中采用電纜線是使用最廣泛的一種，在模擬數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)換中，采用這種控制集中控制策略往往會(huì)達(dá)到意想不到的效果，加強(qiáng)了對(duì)火力發(fā)電廠各設(shè)備的監(jiān)控強(qiáng)度。另一種就是遠(yuǎn)程的控制，這種輸入輸出控制在火電廠中的應(yīng)用也較普遍，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制不僅可以節(jié)約相應(yīng)的人力、物力，而且使電廠人員不必接觸一些危險(xiǎn)設(shè)備、裝置，這種遠(yuǎn)距離的控制保證了操作人員的生命安全，為電廠安全無(wú)事故的運(yùn)行提供保證，此外，還有利于降低現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作負(fù)擔(dān)，保證了員工有充足的精力和體力，這樣發(fā)電廠的供電就能保持比較好的狀況。

4　案例分析

某火電廠采用電氣自動(dòng)化技術(shù)，主要設(shè)備如下：①后臺(tái)控制用計(jì)算機(jī)微型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1臺(tái)。②一臺(tái)西門子3WN6低壓斷路器。③通訊接口。DP/3WN6專用11臺(tái)。④采用的系統(tǒng)軟件為SIMATIC WinCC 1套Win3WN6 1套SICAM LCC 1 套SIMATIC STEP 7、Protool。⑤一套日本生產(chǎn)的PLC編程平臺(tái)。通過(guò)自動(dòng)化裝置及技術(shù)的采用，使得該電廠每年多發(fā)5%的電量，為人們提供了充足的電力電量需求，為此電氣自動(dòng)化技術(shù)需要全面推廣，尤其是在火力發(fā)電廠內(nèi)。

5　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電氣自動(dòng)化主要利用網(wǎng)絡(luò)和各種設(shè)備實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電朝著智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，與此同時(shí)，在能源日益短缺的情況下，可以有效降低能源的使用，并保證充足的電量供應(yīng)。通過(guò)對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的詳細(xì)研究，為未來(lái)電力行業(yè)的發(fā)展有較大益處。

［1］丁寶峰，杜翠女，趙 明.淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用［J］.硅谷，2015，12（09）：123～124.

［2］劉效武，劉建平.電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，11（08）：132～133.

［3］劉鵬，陳 耀，史永輝.淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用［J］.科技風(fēng)，2015，10（07）：231～234.

楊 杰（1972-），男，漢族，電力技術(shù)工程師，大學(xué)?？?，主要從事火電廠電氣技術(shù)以及電網(wǎng)工程變電站、線路的安裝和調(diào)試工作。

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2095-2066（2016）19-0064-02

2016-6-25