發電廠電氣綜合自動化系統設計原理與應用

摘 要：隨著市場經濟的發展，電氣綜合自動化系統在發電廠方面得到廣泛應用和快速發展，相比應用初期，電氣綜合自動化系統的測量控制理論和儀表控制系統有了很大的提高，新型材料和新技術的不斷出現，以及DCS網絡型分散控制系統的的引入，也使電氣綜合自動化系統在控制方面得到了很大進步。文章就發電廠電氣綜合自動化系統的設計原理進行了簡要闡述，然后對其應用方向進行了探討。

關鍵詞：發電廠；電氣綜合自動化系統；設計；應用

電氣綜合自動化系統與傳統的集中技術相比，具有結構簡單柔韌，可靠性高，安裝方便以及成本低廉等諸多優點，因此在發電廠企業中得到了廣泛應用和快速發展。國家電力事業機組容量的擴大，電氣綜合自動化程度的大幅提升，也使得電氣自動化監控范圍隨之增加。

1 電氣綜合自動化系統的設計原理

在發電廠中，電氣綜合自動化系統的主要作用是結合智能儀器，相關的計算機設備，工作人員的熱能工程知識，分析和控制發電廠系統和設備的熱力學參數，通過檢測、控制和管理，增加企業的生產效率，降低企業生產成本和能耗，保障企業生產的安全進行。通過對電廠鍋爐以及相關的機組設備的自動化控制，使設備可以自主調整自身運行速度，適應不斷變化的實際情況，進而降低生產過程中的安全隱患，確保生產的安全進行。

對于絕大多數電氣綜合自動化系統而言，其組成部分主要包括測量系統、執行系統和控制系統，從結構和工作原理而言，測量系統和執行系統具有很大的相似性，主要組成部分都是引入的智能化設備和微處理器，通過智能計算機，實現對設備的遠程操作和控制，其核心就是計算機的相應操作系統。對于火力發電廠生產過程的復雜性和熱力系統的龐大性而言，其不同之處在于惡劣生產環境下設備所面對的高溫、高壓、易燃等種種不利因素的考驗。

電氣綜合自動化系統的組成還包括了自動檢測、順序控制以及系統的自動報警裝置等眾多內容，隨著新技術的發展和應用，火力發電廠也順應了發展潮流，紛紛向數字化方向轉變。

2 發電廠電氣綜合自動化的現狀和問題

2.1 發展現狀

電氣系統自動化的發展和進步是建立在綜合自動化和現場總線或者以太網絡工藝學的基礎之上的，以微型計算機為基礎，實現對設備和生產安全的保護和自動化設備在電力電氣系統中的廣泛應用，這些過程中的測量、邏輯判斷、設備動作的記錄等功能都可以通過相應的軟件來實現。通過設備自帶的通信界面，還可以實現與主系統或其他系統的信息交換。

現場總線控制技術以其通信速率的快速性、通信距離的優越性、抗干擾能力的強大性，在工業和電力系統中得到越來越多的重視和應用，其技術應用的許多標準也得到判定，如西門子公司的Profibus標準和ABB公司的FF標準及施耐德電氣Modicon公司的modbus標準，都具有很深的影響力。

發展到今天，以太網絡成為新的關注熱點。電氣綜合自動化系統的現狀就是以微型計算機為基礎，通過現場總線系統或者以太網絡技術，為發電廠的綜合自動化提供應用程序和通信功能的技術支持。

2.2 存在問題

首先，在電力系統中起保護作用的繼電器以及其他的相關安全設備依然處于半自動運行狀態，并沒有真正實現電氣的綜合自動化，因而使發電廠企業管理和維持生產的高效率無法得到有效實施。

其次，對設備的整體控制程度相對還比較低，機組自動化調節的利用率低，程序的利用少，投入生產使用的也較少，這些都是亟待解決的問題，關系著發電廠電氣綜合自動化系統的普及和應用，影響我國發電廠電氣綜合自動化水平在國際市場的競爭力。

3 電氣綜合自動化在電力系統上的可行性

電氣綜合自動化在電力系統方面的應用，首先要通過構建現場總線，將具有保護作用的繼電器和自動裝置進行連接，然后，將他們共同連接到集散控制系統，再利用通信設備，與可能的電站相連，通過集散控制系統完成電站的測量或者維護。電氣綜合自動化系統的建立主要需要解決兩個問題：

3.1 電力系統網絡的構建

現場總線是建立電力系統網絡的核心和重點，而總線的標準則是構建電力系統網絡的主要問題。因為生產廠家的不同，保護和自動裝置可能存在物理構成和通信協議方面的差異，使得電力網絡的構建并不簡單，需要對系統的構成有充分的了解，抓住重點和關鍵部分，進行統一和協調，從而實現電力系統網絡的架設。

3.2 電力系統與集散控制系統的連接

統一現場總線系統是非常困難的，在現有設備無法自由更換和調整的情況下，解決這一問題的方法之一，就是對電力系統進行分割，成為功能相連又相互獨立的子系統，每一個子系統支持一種相同的現場總線標準，通過分割與合并，簡單快速實現電力系統和集散控制系統的連接。

4 電氣自動化系統的應用方向

4.1 監控方面

我國電力工業發展時間較為短暫，電力行業單位機組的智能監控系統應用程度低下，需要不斷地去關注和普及，隨著經濟發展和技術的進步，發電廠對于單位機組的智能監控會得到不斷完善，相關技術也會逐漸成熟。舉例說明，可以通過現場智能傳感器的遠程控制，對生產過程的精度進行自動標注和調整，計算誤差，自動跟蹤生產數據的實時變化，從而確保生產的高效性。安裝智能化監控報警系統，通過系統對于警報信號的分析、統計，以及發展后果的預測，對于機組在短時間內可能存在的發展趨勢和狀態進行判斷，從而引導工作人員的工作，避免事故的發生，在最大限度發揮機組潛力的同時，保障生產的安全進行?？梢愿淖円酝鶎τ诎踩[患被動式、定期式的處理方式，向著主動式和預測式的維修方式進行轉變，對機組的實際運行狀況進行科學合理的安排。

4.2 控制方面

電氣綜合自動化技術的應用目的是為了提高系統調節的范圍和質量指標，提高企業的工作效率和核心競爭力。目前很多發電廠采用的模糊控制、狀態預測控制等技術，不少都能起到很好的運行效果。由于電力行業競爭激烈，發電廠采用的控制軟件和系統必須有著很強的通用性，方便企業的安裝以及簡單調試，安全性能穩定，可以為企業帶來良好的經濟效益。針對現在發電廠機組普遍采用的AGC單機機組模式所造成的鍋爐內部壓力和溫度變化過大，閥門擋板等設備動作頻繁等不足，需要從生產過程入手，進行電氣自動化改進，實現技術應用的高效性、安全性，以及生產工作的環保性。

4.3 管控操作方面

將DCS和MIS管理信息系統進行結合和調整，使兩者相互滲透，融合成為一個集控制管理、系統網絡化以及調度決策一體化的綜合自動化控制系統，從而實現管控一體化。未來的工程建設中，基于單機機組DCS的廠級管理信息系統將成為主要的建設方向，通過對監控網絡提出信息，在遠程系統的協助下，對電網調度系統發送信息和接受指令，從而實現整個電網控制管理的一體化。

5 結束語

通過電氣系統的綜合自動化，提高電廠的自動化水平，既順應了經濟發展的要求，跟上時代發展的步伐，也改善了發電廠的經營管理水平，提高了企業的生產效率和市場競爭力?，F代科學技術在自動化工程領域的不斷應用，對化工行業自動化發展的空間起到了極大拓展作用。電氣綜合自動化系統的合理應用，提高了發電廠對資源的利用率，提高了企業的工作效率，降低了生產過程中的安全隱患，促進了企業的健康平穩發展，在市場經濟高速發展，市場競爭日趨激烈的當今社會，確保發電廠在競爭中的有利地位，穩定我國能源市場。

參考文獻

[1]陳傳英.發電廠電氣綜合自動化系統的設計與應用[J].硅谷，2012，（9）：38.

[2]陳新藝.發電廠電氣綜合自動化系統的設計與應用[J].中國科技博覽，2011（35）：77-78.