淺析火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

1.李宏亮 2.王文強(qiáng)

（沈陽西部環(huán)境有限公司，遼寧 沈陽 110000）

前言

火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)可以掌握主控室機(jī)、爐、電的控制水平協(xié)調(diào)一致，實(shí)現(xiàn)全局的數(shù)據(jù)共享，方便管理集控，減輕工作人員的工作量，完善自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。伴隨著電廠信息化技術(shù)與企業(yè)自動化技術(shù)的飛速發(fā)展與電力市場的推進(jìn)，采用先進(jìn)的自動化控制技術(shù)，提高火電廠電氣自動化運(yùn)行與管理水平，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力，節(jié)能降耗，已成為電力企業(yè)的熱門課題。

一、火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的基本功能

火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的功能是以監(jiān)視控制設(shè)備為主，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換信號反饋為輔助功能的系統(tǒng)，在監(jiān)控設(shè)備過程中，以主接線圖、曲線等形式測量設(shè)備的數(shù)據(jù)信息與運(yùn)行狀態(tài)，且可以及時上報(bào)設(shè)備的警告信號，動作事件異常等情況，這樣可以避免危險(xiǎn)情況與操作失誤的發(fā)生。電氣自動化系統(tǒng)還需提供出潮流日報(bào)表、設(shè)備啟停次數(shù)報(bào)表、電量日報(bào)表和檢修報(bào)表等。電氣自動化系統(tǒng)的高級功能還可以提供很多特殊的數(shù)據(jù)反饋，如定值的遠(yuǎn)方修改在線自動校核，利用測控裝置本身的計(jì)量功能與脈沖信號進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)，故障診斷及電機(jī)狀態(tài)檢修與電氣主站系統(tǒng)的在線設(shè)備管理等。

（二）火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的特點(diǎn)

火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)相對其他系統(tǒng)，設(shè)備數(shù)量與布置相對較多，且系統(tǒng)較為復(fù)雜，在設(shè)備安裝時需將各用電設(shè)備分散安裝在各個電機(jī)和配電室的主控中心，系統(tǒng)運(yùn)行中信息量大，安裝電氣元件較多，檢修維護(hù)復(fù)雜。電氣自動化系統(tǒng)設(shè)備操作頻率低，部分設(shè)備在很長時間才操作一次，其保護(hù)自動裝置要求性能卻很高，需要快速的對設(shè)備進(jìn)行操作與反應(yīng)。電機(jī)設(shè)備自身構(gòu)造邏輯較簡單，但操作機(jī)構(gòu)卻很復(fù)雜。從控制方式出發(fā)，電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)備的監(jiān)控主要接入DCS 系統(tǒng)，在兩臺機(jī)組用一個被變時要考慮到控制權(quán)的唯一性，所以，在運(yùn)行過程中，要做好兩臺機(jī)組DCS 電氣的控制模式。在火電廠建立電氣自動化系統(tǒng)時，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與DCS 的聯(lián)網(wǎng)方式是系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，既要實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行操作與啟停外，又要實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示異常運(yùn)行與事故狀態(tài)下的各種狀態(tài)與數(shù)據(jù)，并提供相應(yīng)的應(yīng)急處理措施與操作指導(dǎo)，以保證電氣系統(tǒng)在最安全的合理工況下工作。

二、火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，火力發(fā)電廠自動化系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，電氣保護(hù)監(jiān)控裝置也可實(shí)現(xiàn)交流采樣的控制、測量、保護(hù)與通信，新型的計(jì)算機(jī)保護(hù)監(jiān)控可以很方便的利用工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)組成網(wǎng)絡(luò)，火力發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)步也為信息通信，數(shù)據(jù)采集開拓了新了技術(shù)革新。目前電廠的電氣監(jiān)控自動化系統(tǒng)ECS 也與其它系統(tǒng)相互交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)電廠的信息化管理。ECS 系統(tǒng)主要以分布分層方式進(jìn)行監(jiān)視控制，其主要由站點(diǎn)控制層、通信層、間隔層組成，下層的功能實(shí)現(xiàn)不依靠上層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的功能，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。站點(diǎn)控制層依靠上層主站系統(tǒng)，主要完成對整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視、控制，收集，整理，是ECS 系統(tǒng)的核心。通信層主要完成間隔層和站點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)DPU 的數(shù)據(jù)交換，并且對電氣設(shè)備進(jìn)行邏輯控制，所以通信層主要是以數(shù)據(jù)互訪和轉(zhuǎn)換為主，設(shè)備邏輯控制為輔。間隔層的組成是由保護(hù)監(jiān)控裝置和智能設(shè)備構(gòu)成的，保護(hù)監(jiān)控裝置通過網(wǎng)絡(luò)和接口等方式與上層的控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)互通。

三、火力發(fā)電廠電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，ECS 系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的控制操作，現(xiàn)今又由計(jì)算機(jī)控制逐步向智能控制和智能管理轉(zhuǎn)變，在電氣自動化系統(tǒng)中主要表現(xiàn)在間隔層的保護(hù)和測控裝置的獨(dú)立上，系統(tǒng)控制單元向著測量控制一體化的，綜合智能網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，今后生產(chǎn)的系統(tǒng)控制單元將直接面向一次性設(shè)備或機(jī)組，除了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的監(jiān)視控制以外，還將實(shí)現(xiàn)站控層的互聯(lián)、誤操作的防護(hù)、狀態(tài)信息的記錄等功能。站控層將滿足SCADA 功能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的全面自動化。主站將采用先時的數(shù)據(jù)采集技術(shù)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并預(yù)測出近期的設(shè)備狀態(tài)。從功能上可分為內(nèi)外兩部分，對外的功能是指給DCS 和SIS 等其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組優(yōu)化控制和優(yōu)化管理等綜合智能控制，對內(nèi)的功能是指間隔層裝置的監(jiān)控管理、自動抄表、設(shè)備管理、定值管理、故障信息管理、設(shè)備在線診斷和小電流接地選線等功能于一體。

四、結(jié)束語

電氣自動化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)其基本的功能之外，還應(yīng)具備互操作性、可擴(kuò)展性和高可靠性等性能。由于現(xiàn)場總線通信協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的多樣性，難以統(tǒng)一，使其不能滿足以上性能要求，而以太網(wǎng)由于其傳輸速度快、容量大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活以及低成本等特點(diǎn)，在商業(yè)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了大規(guī)模的應(yīng)用，該技術(shù)成為建立電氣自動化中無縫通信的最好選擇。

五、結(jié)語

電廠電氣自動化系統(tǒng)是進(jìn)一步提高電廠自動化水平，特別是電氣運(yùn)行管理水平的必然趨勢，新建和改造電廠DCS 系統(tǒng)時電氣系統(tǒng)采用綜合自動化技術(shù)將節(jié)省可觀的投資。微機(jī)型的保護(hù)和自動裝置及成熟的通信和現(xiàn)場總線技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電廠電氣綜合自動化系統(tǒng)的必要技術(shù)保障，與DCS 的連接方式、現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)及通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架等問題需要進(jìn)一步研究和實(shí)踐。