我國電氣自動化發展狀況研究

趙明軍

（身份證號：130602196901063917）

我國電氣自動化發展狀況研究

趙明軍

（身份證號：130602196901063917）

本文闡述了火電廠熱工過程自動化的發展歷史、現狀以及發展趨勢，并結合現代技術發展方向對火電廠自動化整體發展前景提出了展望。

自動化；發展；狀況；趨勢

近年來，高參數、大容量火電機組已成為國內電力工業的主力機組，火電站的熱控技術也隨著火電機組單機容量的增加和控制儀表的進步而達到嶄新的水平。自動控制系統作為實現機組安全經濟運行目標的有效手段，擔負著機組主、輔機的參數控制、回路調節、聯鎖保護、順序控制、參數顯示、異常報警、性能計算、趨勢記錄和報表輸出的功能，已從輔助運行人員監控機組運行發展到實現不同程度的設備啟停功能、過程控制和聯鎖保護的綜合體系，成為大型火電機組運行必不可少的組成部分。

1　火電站自動化系統綜述

1.1機、爐協調控制系統（CCS）

機、爐協調控制系統是火電站的主控系統。協調控制系統的任務是控制機組各項輸入與輸出間的能量平衡和質量平衡。不斷消除運行中的各種內、外干擾，滿足電網對機組的負荷需求，穩定機組運行。主要功能為：接受電網的負荷調度，參與調峰和調頻；實現鍋爐、汽機的能量輸入和輸出平衡控制；鍋爐內部各子系統（燃料、送風、引風、給水等）控制動作的協調；機組出力與輔機設備實際能力的協調等等。

1.2爐膛安全保護系統（FSSS）

爐膛安全保護系統主要包括火焰監測和燃燒器切投及啟停管理，通過邏輯連鎖實現壓力保護、熄火保護和吹掃保護等功能。系統根據鍋爐爐型、煤種和燃燒系統確定合理的報警保護邏輯條件，避免信號誤檢或出現鍋爐炸的事故。邏輯聯鎖和控制部分采用的控制儀表現已從早期的繼電器或固態元件發展為可編程邏輯控制器（PLC）。由于PLC可按雙機冗余配置系統，系統具有較高的控制可靠性。軟件采用梯形圖編制，易于組態編程和修改控制流程。

1.3汽機電液調節系統（EH）

國內早期的汽機控制采用液壓控制系統，20世紀80年代由于電氣元件、控制設備和電液轉換器的可靠性提高，并采用高壓抗燃油伺服機構，電調系統越來越多地為汽機配套，實現了轉速、調節級后壓力、電功率的3個回路控制，以及閥門管理、接應力啟動的功能。控制汽輪發電機組從盤車開始，沖轉、暖機、升速、閥切換、并網、帶初負荷、加負荷，直至正常運行，參加電網一次調頻和接受電網調度改變負荷。在保證機組安全的基礎上，達到在運行狀態變動中盡可能延長機組壽命和在穩態運行中盡可能提高機組經濟性的目標。

1.4計算機數據采集與處理系統（DAS）

計算機數據采集與處理系統主要功能包括了參數輸入、性能計算、異常報警、歷史數據追憶、事故序列記錄、參數顯示、報表打印等。

1.5汽機旁路控制系統（BPS）

汽機旁路控制系統由高、低壓旁路壓力調節系統和高、低壓旁路溫度調節系統組成，旁路閥門的執行器則可根據系統對動作時力矩和速度的要求選擇電動或電液執行器。控制系統在傳統上由旁路系統供貨商成套，如SULZER公司的AV5和AV6，現在也有電廠采用單回路控制器或DCS來實現汽機旁路控制系統的功能。

1.6汽機監視保護儀表（TSI）

汽機需要在機組啟動、運行和停機過程中采用保護儀表監視其機械工作狀態，避免事故的發生。20世紀80年代以來，國產汽輪發電機組單機容量增大，必須研究相應的機械參數監視保護儀表，包括轉速、軸振動、軸承蓋振動、軸向位移、偏心度、相對膨脹、鑒相、汽缸熱膨脹等整套裝置。為機組連鎖保護系統提供可靠的監視保護信號。

2　火電站自動化控制的發展趨勢

2.1實現單元爐、機、電控制的一體化

由于機、爐、電一體化的單元制的運行方式，DCS中匯集了整個機組的所有參數和運行狀態信息，便于全廠信息管理系統（MIS）的信息采集，有利于電網的統一管理，完成中調AGC指令要求，使電網工作在最佳經濟運行狀態，同時有利于發揮DCS的控制功能，縮小控制室并簡化監控系統，降低工程造價；還有利于提高機組的監控水平，為單元機組統一值班創造條件。

2.2機組的整組

啟動機組能否實現整組啟動，反映了機組的綜合自動化水平。不僅說明DCS的各個系統總體的設計能力，而且反映了主、輔機設備具有相應的可控性以及信號檢測、執行機構工作的可靠性。進口機組都是按照可以實現機組整組啟動的運行方式或需確認的整組啟動的運行方式來設計的。相信國內制造業在合資和技術合作的基礎上繼續努力，主、輔機可控性水平會不斷提高，執行器和傳感器的可靠性會不斷完善，現場管理和維護也會具備相應的能力，國產機組的自動化水平將滿足整組啟動的要求。

2.3信息管理系統

機組的機、爐、電統一管理為建立全廠信息管理系統和電網信息管理系統提供了良好的條件。全廠MIS系統完成全廠的生產過程的數據采集監視，實現全廠各機組的經濟負荷分配，廠用電調度并計算各單元機組的運行效率。電網管理則通過遠動通訊接口，完成遙測、遙信、遙控和遙調等工作。火電廠MIS系統的發展應在電站初設階段進行電廠計算機的網絡總體設計，使互聯的計算機系統接口的硬件和軟件平臺均符合規范化要求，從而有效地減少數據采集的重復配置和電纜的重復鋪設，減少計算機硬件和軟件開發上的重復投資，使設計和建設能一步到位，避免電廠在基建結束后才逐步完善全廠信息系統。

2.4新的控制和保護策略

傳統的保護采用報警和聯鎖作為系統的保護手段，只能做到超限報警和聯鎖跳機的波動性保護。采用計算機控制技術，可以通過系統檢測和故障診斷等措施，預先發現設備隱患，采取系統冗余等主動性保護措施，自動限制故障范圍、改變控制策略，使系統仍能繼續工作。設備的管理從被動的預防維護、事故后維修過渡發展為預知維修和同時維護。

3　結語

近年來，在大容量、高參數的單元機組中，熱工自動控制系統更顯示了其重要地位，特別是DCS的應用使火電廠更新了傳統的生產操作手段，建立了全過程多參數綜合操作的新概念，向操作的簡便性、穩定性、安全性、預見性和優化性等方面邁出了一步，它不僅可以提高勞動生產率和電能質量，還能降低發電成本，改善勞動條件，為大型機組的安全、經濟運行提供了可靠的保證。致使自動控制系統功能也有了進一步的完善，使得火電機組自動化的效果日益明顯。

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1673-0038（2015）31-0242-02

2015-6-24