火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)探析

倪焱瑤　王勵(lì)策

摘 要：火力發(fā)電廠(chǎng)采用電氣自動(dòng)化技術(shù)充分發(fā)揮了火電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)集體自動(dòng)化的作用，實(shí)現(xiàn)了MIS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)的無(wú)縫連接，進(jìn)一步提升了火力發(fā)電廠(chǎng)的生產(chǎn)效率。以火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)為研究的切入點(diǎn)，對(duì)火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行了相關(guān)的探索和研究，并提出了電氣自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展道路。

關(guān)鍵詞：火電廠(chǎng)；電氣自動(dòng)化技術(shù)；火力發(fā)電；控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.143

火力發(fā)電中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)為ECS，是發(fā)電廠(chǎng)近幾年的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)議題，其側(cè)重點(diǎn)在于對(duì)火力發(fā)電廠(chǎng)自動(dòng)化的監(jiān)控，并對(duì)內(nèi)部用電低壓電氣系統(tǒng)實(shí)行保護(hù)和控制。系統(tǒng)控制方式也從簡(jiǎn)單的DCS系統(tǒng)逐步向復(fù)雜、全面的控制系統(tǒng)發(fā)展。目前來(lái)看，我國(guó)的火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)正日趨走向成熟，集測(cè)量、控制、監(jiān)視等多種功能于一體，并在火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化發(fā)展當(dāng)中得到一一推廣和應(yīng)用。針對(duì)這種發(fā)展局勢(shì)，如何看待發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化的缺陷以及當(dāng)下火電廠(chǎng)發(fā)展系統(tǒng)存在的弊端，是改進(jìn)技術(shù)和推進(jìn)生產(chǎn)創(chuàng)新的關(guān)鍵。

1 當(dāng)下火力發(fā)電廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)落后

目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)發(fā)電廠(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)較為落后，其采用的主要設(shè)備為中央信號(hào)光字牌。這種監(jiān)測(cè)設(shè)備很難滿(mǎn)足故障信息的監(jiān)測(cè)需求，使火電廠(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行和使用受到了極大的限制，同時(shí)也導(dǎo)致了生產(chǎn)效率低下、安全性無(wú)法保障等一系列現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

1.2 控制系統(tǒng)缺陷

在大多數(shù)發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)，升壓站依舊采用傳統(tǒng)的硬搬把（按鈕）進(jìn)行生產(chǎn)操作。硬搬把在工作時(shí)間較長(zhǎng)的情況下會(huì)產(chǎn)生磨損等問(wèn)題，從而導(dǎo)致操作失敗，容易引起操作事故，因此存在的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較大。除此之外，公用操作系統(tǒng)存在諸多不便。公用系統(tǒng)是由機(jī)組工作人員進(jìn)行輪流操作的，并且其無(wú)法納入DCS系統(tǒng)，這樣一來(lái)，就容易造成疏忽，導(dǎo)致操作事故的發(fā)生。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在火電廠(chǎng)的基本作用

一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠(chǎng)中的DCS系統(tǒng)側(cè)重于機(jī)爐的簡(jiǎn)單控制，而電氣系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。電氣自動(dòng)化技術(shù)是以監(jiān)視控制設(shè)備為主，通過(guò)數(shù)據(jù)連接和監(jiān)控信息的反饋反映出設(shè)備的運(yùn)行情況，并且能夠在發(fā)生意外事故的時(shí)候采取緊急應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行處理。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于火電廠(chǎng)當(dāng)中，根據(jù)電量日常表、設(shè)備數(shù)據(jù)表、檢修報(bào)表提供的相關(guān)信息，能夠及時(shí)分析出設(shè)備的警告信號(hào)、動(dòng)作事件異常情況，以此來(lái)避免重大事故的發(fā)生。

3 采用火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的目的

3.1 采用火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的必要性

傳統(tǒng)的DCS技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)下火電廠(chǎng)的發(fā)展需求，根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一般規(guī)律，必然會(huì)遭到淘汰。2007-03，溫家寶總理就提出了“十一五”期間關(guān)閉5.0×107 kW小火電機(jī)組的目標(biāo)，淘汰落后的生產(chǎn)方式，建設(shè)大機(jī)組，實(shí)行大規(guī)模的自動(dòng)化生產(chǎn)，以提升生產(chǎn)效率。而在這樣的情況下，就必須實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的集中化控制和輕松、快捷、簡(jiǎn)便的系統(tǒng)操作模式。為了達(dá)到這一目標(biāo)，就必須采用火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)，轉(zhuǎn)變過(guò)去單一采集電氣信號(hào)的生產(chǎn)模式，提高整個(gè)火力發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行和管理水平。采用火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)于火力發(fā)電廠(chǎng)的長(zhǎng)足發(fā)展和進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。

3.2 完善火力發(fā)電廠(chǎng)的控制系統(tǒng)

采用火力發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)最大的目的就是完善火力發(fā)電廠(chǎng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電力自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平的提升得益于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，它對(duì)火力發(fā)電廠(chǎng)的作用則體現(xiàn)在對(duì)生產(chǎn)過(guò)程各個(gè)方面有效的監(jiān)控。火力發(fā)電廠(chǎng)中，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控裝置可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)和監(jiān)控，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠(chǎng)的信息化管理和控制。

4 電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用配置

自動(dòng)化系統(tǒng)的通信帶寬通常高達(dá)10 Mbit/s以上，100 Mbit/s以太網(wǎng)也已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。自動(dòng)化系統(tǒng)以以太網(wǎng)為通信媒介，使用雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖等介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳輸。電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠(chǎng)中主要采取了I/0集中控制方式和遠(yuǎn)程智能I/0方式來(lái)完成監(jiān)控。

4.1 I/0集中監(jiān)控方式

I/0集中監(jiān)控方式通過(guò)硬接線(xiàn)電纜與集控室DCSI/0通道相連，實(shí)現(xiàn)DCS對(duì)全廠(chǎng)電氣設(shè)備的監(jiān)控。在低壓廠(chǎng)用電時(shí)，會(huì)使用UT-9935低壓變保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行監(jiān)控，而高壓電廠(chǎng)用電時(shí)，則采用UT-9921綜合保護(hù)測(cè)控裝置。

4.2 遠(yuǎn)程智能I/0監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程智能I/0監(jiān)控方式是針對(duì)較遠(yuǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立的監(jiān)控方式，也成為現(xiàn)場(chǎng)A/D轉(zhuǎn)換機(jī)柜。這種監(jiān)控方式主要采取硬接線(xiàn)電纜和采集柜相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用雙絞線(xiàn)來(lái)傳輸信號(hào)。遠(yuǎn)程智能I/0的監(jiān)控方式可以節(jié)省大量電纜，節(jié)約了安裝費(fèi)用，但模擬量卡件不能有絲毫減少。

除了I/0集中監(jiān)控方式和遠(yuǎn)程I/0方式外，火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用配置還涉及到站控層、網(wǎng)控子系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用。站控層是火電廠(chǎng)后臺(tái)采用雙操作員的監(jiān)控手段，具有系統(tǒng)維護(hù)、故障分析和保護(hù)管理等功能。一般情況下，通常會(huì)在站控層內(nèi)設(shè)置一套UT-2000綜合操作屏，提供直觀(guān)的監(jiān)控模式。網(wǎng)控子系統(tǒng)采取66 kV以上電壓等級(jí)線(xiàn)路配置方式，并且配置了UT-600系列控制裝置。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)要想解決電氣系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，深化電力市場(chǎng)的機(jī)制體制改革，提升發(fā)電廠(chǎng)的生產(chǎn)效率，最有效的途徑就是實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化。通過(guò)上文的分析，我們不難看出目前我國(guó)火電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化技術(shù)存在的諸多問(wèn)題。通過(guò)探究和分析，解決這一問(wèn)題的有效途徑就是實(shí)現(xiàn)集控化管理，加快電氣自動(dòng)化的發(fā)展步伐，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)、鍋爐一體化的監(jiān)控模式，加強(qiáng)發(fā)電廠(chǎng)中電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理。同時(shí)，注重DCS自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠(chǎng)電氣綜合自動(dòng)化及其協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，1994.

〔編輯：王霞〕