火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化應(yīng)用探討

許志強(qiáng)

摘 要：將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用至火力發(fā)電中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控，還能夠起到有效保護(hù)與控制作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)、爐、電的一體化監(jiān)控管理?；诖?，文章主要針對(duì)火力發(fā)電廠中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)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(dòng)化；技術(shù)

火力發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，目的在于通過(guò)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)（Electrical Automation System，ECS）對(duì)發(fā)電廠中的電氣系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，進(jìn)而在數(shù)據(jù)的收集與分析下，對(duì)火力發(fā)電廠內(nèi)部電氣系統(tǒng)進(jìn)行有效控制與保護(hù)[1]。縱觀近年來(lái)ECS在火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，憑借其網(wǎng)絡(luò)化與信息化的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，全面提升了火力發(fā)電廠的自動(dòng)化運(yùn)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(dòng)化技術(shù)應(yīng)用作用

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，其帶來(lái)的良好應(yīng)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(lái)我國(guó)正大力號(hào)召建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)，為響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，對(duì)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(wú)形中也抬高了發(fā)電成本，同時(shí)還會(huì)排放出對(duì)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(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠中得到有效應(yīng)用，能夠確保原料的燃燒更為充分，進(jìn)而減少了不必要的資源浪費(fèi)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(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升的形勢(shì)下，為了促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)更快更好發(fā)展，也為了實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)目標(biāo)，社會(huì)發(fā)展也促使生活生產(chǎn)對(duì)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(jī)械設(shè)備與這一形勢(shì)存在差距，導(dǎo)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(huì)的穩(wěn)健發(fā)展。因此，火力發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)積極探索如何提升自身的發(fā)電效率，而通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)的合理應(yīng)用，在精密化、自動(dòng)化程度更高的設(shè)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(dāng)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(guò)于陳舊的發(fā)電機(jī)械設(shè)備會(huì)對(duì)火力發(fā)電廠的資源配置起到負(fù)面影響效果，不僅難以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備與發(fā)電原材料的充分利用，同時(shí)也暴露出了嚴(yán)重的人力、物力等資源浪費(fèi)的情況，并且難以做到對(duì)故障設(shè)備的及時(shí)維修。而在電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用引進(jìn)以后，不僅大幅提升了原材料的利用效率，避免過(guò)多的人力資源浪費(fèi)，同時(shí)也全面提升設(shè)備的運(yùn)行效率，并且通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備，并提出合理的維修建議。可見(jiàn)，火力發(fā)電廠的各類(lèi)發(fā)電資源在電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用之下，得以發(fā)揮出最大效能。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠的系統(tǒng)配置應(yīng)用

一般來(lái)講，電氣自動(dòng)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(yuǎn)程智能I/O方式

所謂遠(yuǎn)程智能I/O方式，指的是將遠(yuǎn)程I/O采集柜設(shè)置在數(shù)據(jù)相對(duì)集中但距離控制室較遠(yuǎn)，通過(guò)硬接線電纜將設(shè)備的I/O信號(hào)與采集柜進(jìn)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(jī)柜和采集柜進(jìn)行連接的方式[2]。這一方式具備諸多優(yōu)點(diǎn)，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(yuǎn)程智能I/O方式還自帶數(shù)據(jù)處理與自我檢測(cè)等功能，不過(guò)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(shè)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(shè)備的饋線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行I/O接口的設(shè)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(jìn)入集散控制系統(tǒng)組態(tài)，進(jìn)而全面實(shí)現(xiàn)對(duì)火力發(fā)電廠電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控[3]。該監(jiān)控方式具備運(yùn)維便捷、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，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(shè)備均會(huì)納入集散控制系統(tǒng)的監(jiān)控之中，所以在監(jiān)控?cái)?shù)量逐漸增多的情況下，會(huì)造成DCS主機(jī)冗余縮減，再加上控制樓的面積過(guò)大以及電纜數(shù)量眾多等原因，可能會(huì)影響到集散控制系統(tǒng)的可靠性。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)方式

這里所講的現(xiàn)場(chǎng)總線也即是現(xiàn)代常用的3C技術(shù)，主要所指的是計(jì)算機(jī)（Computer）、通信（Communication）以及控制技術(shù)（Control）的有效結(jié)合，是目前網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)觸及控制范疇的有力體現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的方式，主要是通過(guò)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(gè)控制系統(tǒng)分布于火力發(fā)電廠的現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備當(dāng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了分散控制。

3 火力發(fā)電廠中電氣自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

3.1 統(tǒng)一單元爐機(jī)組

將電氣自動(dòng)化技術(shù)合理應(yīng)用至火力發(fā)電廠的生產(chǎn)當(dāng)中，能夠全面提升單元爐機(jī)組的生產(chǎn)效率，進(jìn)而降低火力發(fā)電的生產(chǎn)成本，所以有必要將過(guò)去機(jī)、電一體化模式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)、爐、電一體化的單元運(yùn)行監(jiān)控。唯有如此，火力發(fā)電廠的DCS才可在該運(yùn)行模式之下對(duì)整個(gè)火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息及參數(shù)展開(kāi)及時(shí)且準(zhǔn)確的收集與分析，同時(shí)借助火力發(fā)電廠的內(nèi)部信息管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)展開(kāi)監(jiān)督。進(jìn)而全面提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，充分發(fā)揮出單元火力發(fā)電機(jī)組的潛能，同時(shí)在監(jiān)控系統(tǒng)的全面簡(jiǎn)化下有效縮減控制成本。可見(jiàn)，統(tǒng)一單元爐機(jī)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(yùn)行效率，確保電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。

3.2 創(chuàng)新控制保護(hù)手段

通常來(lái)講，火力發(fā)電廠過(guò)去所愛(ài)用的系統(tǒng)保護(hù)與控制手段大多數(shù)為連鎖與報(bào)警方式，基于其工作原理來(lái)看，報(bào)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(shí)情況才會(huì)報(bào)警，可見(jiàn)這一保護(hù)與控制手段的作用極為局限，針對(duì)出現(xiàn)的特殊化情況則很難給予及時(shí)且有效的提醒，也不會(huì)給出科學(xué)有效的解決方案，所以對(duì)于火力發(fā)電廠的正常工作開(kāi)展會(huì)存在負(fù)面影響。而將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用其中，能夠充分發(fā)揮出計(jì)算機(jī)對(duì)于火力發(fā)電過(guò)程的實(shí)時(shí)保護(hù)與控制作用，通過(guò)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)展開(kāi)故障檢測(cè)與診斷等技術(shù)操作，能夠確保系統(tǒng)故障得到及時(shí)有效的控制，進(jìn)而提高了火力發(fā)電廠中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)機(jī)、爐、電一體化運(yùn)行控制。借助終端計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的有效控制，利用控制線路串聯(lián)所有電氣設(shè)備，確保所有電氣設(shè)備的用電情況、電壓等電力數(shù)據(jù)與有功功率、無(wú)功功率得到及時(shí)檢測(cè)與反饋，而相關(guān)工作人員則針對(duì)所反饋的信息展開(kāi)分析處理，進(jìn)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(jì)性。

3.3 實(shí)現(xiàn)電氣全通信控制

現(xiàn)階段我國(guó)火力發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中依舊無(wú)法完全滿足DCS利用ECS去實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的全通信控制，該系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)火力發(fā)電廠單元爐機(jī)組運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求，首先需要間隔熱工工藝聯(lián)鎖問(wèn)題解決掉，這不僅是提升電氣自動(dòng)化系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)行速度及其運(yùn)行水平的關(guān)鍵基礎(chǔ)，同時(shí)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(dòng)化水平與運(yùn)行管理水平等，促使電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠在火力發(fā)電廠得到廣泛利用，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的全自動(dòng)化。

3.4 構(gòu)建通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

唯有構(gòu)建完善的通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，才能夠保證火力發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，原因就在于通用網(wǎng)絡(luò)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(duì)各類(lèi)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)確保火力發(fā)電廠中各電氣設(shè)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(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，助推辦公自動(dòng)化升級(jí)為零部件設(shè)備的全面覆蓋。通過(guò)通用網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用，并且也有效助推了火力發(fā)電廠自動(dòng)化水平的不斷提升。所以，火力發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)積極創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，選用適宜的網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品，保證相關(guān)管理人員可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)督管理，確?；鹆Πl(fā)電廠生產(chǎn)得以有序開(kāi)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代社會(huì)信息化技術(shù)的高速發(fā)展，我國(guó)電力行業(yè)也逐漸向網(wǎng)絡(luò)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(yīng)著手應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)去構(gòu)建全新電氣系統(tǒng)，確保實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠的機(jī)、爐、電一體化運(yùn)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(yīng)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(jiàn)，火力發(fā)電廠通過(guò)廣泛應(yīng)用電氣自動(dòng)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(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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