火電廠電氣自動化技術探析

隋新　王偉婷　張國強

摘 要：該文將結合火電廠電氣自動化的發展趨勢和前景展望，分析現場總線技術的應用。根據發電機、變壓器、斷路器、廠用電運行規則、的主要特性及各方面參數并結合運行方式ups系統設備的各個規章規范、等基本知識，以及發電機運行中容易出現的各種問題。近些年來，熱控自動化迅猛發展，與此相比，電氣自動化的發展顯得極為不協調。該文將介紹常用的現場總線及其在火電廠自動化系統中的應用，介紹了ECS和DCS的一體化解決方案。

關鍵詞：火電廠 自動化 運行方式 自動化

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-01

1 關于火電廠電器自動化ECS系統

發電廠用電系統建成ECS是近年來自動化領域一個非常引人注意的熱點，不同于DCS側重于熱工系統的監控相對應，ECS側重于電氣系統監控、發電廠內部，從而保證廠里用電時低電壓系統的保護、測量、計算、控制、分析、等綜合功能。ECS一方面實現了DCS的通信方式和信息交換，大幅度的減少了DCS的測點投資和硬接線方式下的電纜投資。另一方面，通過網絡和軟件的方式實現了電氣系統的協控調整、故障分析和運行調整，從而提高了整個發電廠的自動化水平。ECS順應了技術發展的大趨勢與潮流，通過充分利用現場總線和網絡通信技術的方式，使發電廠用電技術水平有了迅猛提高，對于電氣系統自動化具有至關重要的現實意義。但是還必須在以下兩個方面實現取得突破性的進展：一方面是實現對廠用電氣全通信控制。目前ECS系統不能滿足DCS通過ECS對電氣系統的通信全控方式。為了實現這一目標，必須解決熱工藝聯鎖問題。另一方面，電氣后臺系統的應用仍然基本處于初級階段，距離實質性的實現控制邏輯以及提高電氣控制水平及系統運行管理水平仍然具有很大差距。

2 火電廠電器自動化技術現狀

2.1 火電廠電器自動化技術變壓器組監控

（1）包括發變組高壓側斷路器、勵磁系統的滅磁開關、勵磁調節器開關、整流柜開關、AVR增、減磁控制，發電機并網、解列程序控制和軟手操控制，以及電壓、電流、頻率、有功、無功、電能、溫度、開關狀態等監測。使勵磁系統開關的聯鎖跳閘、無功自動調節，失磁快減、發電機順序并網、順序解列等功能都得到了提高與發展。（2）發電機運行方式。發電機在額定參數下可長期連續運行。發電機在滿足規定的技術數據和技術要求，同時在正確維護的條件下，能夠長期連續運行。發電機長期連續運行額定功率為200 Mw，最大連續功率220 Mw。

2.2 火電廠電器自動化技術勵磁系統的監控

勵磁系統是同步于發電機的重要組成部分，向發電機勵磁繞組提供可調節的勵磁直流電流。勵磁系統的安全可靠性關系到電網和機組的安全穩定，至關重要。原有的專用勵磁裝置，通過硬接線方式與DSC接口，從而實現發電機并網、解列程序控制、以及電壓、電流、頻率、有功、無功、電能等參數監測的功能。

2.3 火電廠電器自動化技術現場總線應用

現場總線是安裝在生產過程區域的現場設備，是以單個分散的、數字化、智能化的測量的控制作為網絡節點，實現相互交換信息，共同完成自動控制功能的網絡系統，與控制系統。FCS的現場總線融入DCS后，將徹底解決DCS的致命性弱點—雖然可以監視、控制整個工藝過程并自動進行修復，但無法在DCS的工程師站上對現場儀表進行維護、診斷、組態。

2.4 火電廠電器自動化系統功能

廠用電數字式綜合保護測控單元一方面通過通信接口和總線網絡與廠用電自動化子系統進行通信，實現與DCS系統的數據交換，同時與熱工緊密聯系電動機負載的數字式測控單元，省去了所有測量變送器以及控制電纜。這種接口模式不僅保證了DCS與廠用電系統的緊密聯系，實現了電廠機、爐、電一體化運行和管理。對純電氣開關、設備的控制可通過權限設置來決定控制模式，通常情況下有兩種模式：一種以ECS廠用電自動化系統進行控制為主；另一種以DCS控制為主。以上監控模式不僅給老電廠的改造有很好的先進性，更適用于新廠的建設與發展。

接口方式主要有以下兩種：一種是電廠熱力系統的電動機等測量、控制設備等通過現場控制總線網、通信接口設備分別與DCS以及電氣監控系統進行通信。另一種是電廠電氣測量、監控設備等與現場工業總線網和通信接口設備與電氣監控系統進行通信，實現與DCS信息交換。

3 火電廠電器自動化技術的發展趨勢

3.1 火電廠電器自動化技術前景分析

短期來看，經過有關部門預測，發電機容量將達到9.5億kw左右，其中火電占據絕大比例，火電裝機建設目仍處在火速增加的勢頭。董景晨說：“如果我國經濟保持現在的高速增長，就存在對電力需求的增長，也就會帶動發電裝機的增長。盡管核電、風電、太陽能發電等新能源發電在發電裝機中的比例會逐漸增高，但火電的主導地位在未來幾十年內是不會改變的，火電的裝機增長趨勢是肯定的?！迸c此同時，他也看到了火電市場存在的變化，“上大壓小”使火電廠單機容量逐步增大，數量卻逐步減少，這將會直接導致市場份額的減少。與此而來的自動化設備需求如煙氣排放監控系統、廠用電管理系統等給自動化設備帶來了新的市場。

3.2 大型單元機組自動化技術的發展趨勢

2007年3月，溫家寶總理提出了“十一五”期間關停5000萬kW小火電機組的目標，“上大壓小”政策正式出臺。在這一政策推動下，小機組紛紛關停，大機組建設則如火如荼。中國儀器儀表行業協會副秘書長董景辰說，“機組單機容量的加大提高了對相關自動化產品的要求和難度。新一代電氣自動化系統從功能上覆蓋發電廠的廠用電系統、發電機機組裝置、升壓站系統等。

4 結語

發電廠廠用電氣自動化系統ECS是近年來在軟件技術和網絡通信發展的基礎上形成的新型自動化系統。DCS雖然在過去的幾十年對于自動化水平帶來了極大的貢獻，但同時也具有不可忽視的問題。為了解決這一問題，有效途徑就是實現電廠電氣綜合自動化，在此基礎上，實現機、爐、電的集中管理，從而達到電廠主控室爐 、電、機控制水平協調一致目標。

參考文獻

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