淺探電氣自動化技術在火力發電中的應用

李澤鵬

摘 要：隨著電氣自動化技術的快速發展和在火力發電中的應用，其運用電氣自動化技術在最大限度地挖掘機組潛力，實現火力發電廠機、爐、電的一體化運行監控，加強火 電發電運行和管理，提高工作效率和自動化水平，降低成本造價以及提高火力發電廠的競爭能力等方面取得了顯著的成果。電力行業在網絡技術、計算機技術和信息技術的完善下不斷發展，我國在主力機組的選擇上也采用了參數高、容量大的火電機組，在監控、管理上，實現網絡化和信息化。電氣自動化技術在火力發電廠中得到了很好的應用，機組的潛力不斷發掘出來，形成電、機、爐一體的監控管理系統，火電發電廠在運行和管理上的成效得到明顯提高，其自動化水平和最終效益也不斷提升，競爭力日益加強。該文通過分析電氣自動化技術在火力發電中的應用，探討有效的創新方法。

關鍵詞：火力發電 電氣自動化技術 應用 創新

前言

火力發電中的電氣自動化系統，是發電廠電氣自動化領域近幾年來新型的熱點與焦點，其側重于對火力發電廠電氣系統的自動化監控，實現對發電廠內部用電中低壓電氣系統的保護、控制和分析等。目前，電氣自動化技術已經在火力發電系統中得到了廣泛的應用，其利用自身特有的信息化和網絡化系統優勢，不僅促進了發電廠電氣信息的廣泛應用，也提高了發電廠的自動化運行水平，增強了電氣控制的安全性和可靠性。

火力發電中所應用的電氣自動化技術，也稱ECS系統，電氣自動化是發電廠的新興領域，是近幾年來關注的焦點問題，這一技術的側重點在于自動監控火力發電廠的電氣系統，實現控制、保護和分析發電廠內部耗電中低壓電氣系統的目的[1]。就目前情況來看，電氣自動化技術在火力發電中的應用比較廣泛，網絡化和信息化是其特有優勢，一方面擴大了電氣信息在發電廠中的應用范圍，另一方面，提高了自動化技術在發電廠中的應用水平，電氣控制在安全性和可靠性方面也不斷加強。

1 基本作用

1.1 提高效率

我國總體用電量隨著居民生活水平的提高，呈現日益上升趨勢。根據近幾年的發電效率而言，發電量明顯無法滿足居民用電量，特別是夏天分時段的供電，嚴重影響了居民的正常生活。隨著家用電器的增加，居民用電量也日益攀升，電力廠相應的發電要求也隨之提高。傳統發電系統存在的問題，嚴重影響發電量和發電效益的提高，致使居民用電要求無法得到滿足。而電氣自動化技術在火力發電中的應用，有效提高了發電效率，解決了這一問題[2]。電氣自動化技術通過收集有用數據進行分析，制定出具體可行的實施方案，在運行時間的強度方面做好有效規劃，在滿足居民用電的同時，減少發電過程中產生的資源浪費。

1.2 降低成本

煤和石油是傳統的發電材料，發電技術落后，很難完成發電強度的準確分析，對發電量的控制也存在問題，容易出現發電過多或不足現象。另外，由于人工操作的原因，也存在資源燃燒不充分所造成的浪費問題。而電氣自動化技術可以使用計算機軟件，準確算出資源充分燃燒所需的時間，大大提高資源的使用效率。在火力發電中使用電氣自動化技術，既能提高發電廠的發電效率，也能滿足居民在用電量方面的需求。在降低發電成本的同時，更好地實現了電量供應目標。

1.3 優化配置

合理分配資源是火力發電過程中的重要內容，需要重點注意。發電廠內設備比較多，為達到供電要求，通常需要長時間的同時運轉。而發電設備作為機械，有一定的運作限度，運轉時間過長或進行超負荷運轉，都會影響設備的運作效率，嚴重情況下會損壞設備。而電氣自動化技術可以準確計算出設備所需運轉時間，在出現超負荷情況下可自動停止，待設備冷卻后再進行運轉。因此，發電設備在電氣自動化技術下可以進行輪流休養，設備的運轉效率得到提升，使用年限也得到有效保障。另外，電氣自動化技術可以對設備故障進行報警，及時提醒管理人員發現并解決問題。以往數據的輸入可以實現對設備的人工模擬操作，最大程度提高設備的使用效率。

2 應用現狀

在設備保護方面的應用。電氣自動化技術在設備保護方面的應用包括聯鎖保護、裝置保護、繼電保護和防雷保護。電氣自動化技術在設備出現異常情況時，會及時關閉閘門，使故障設備停止生產運行，對設備進行有效的聯鎖保護。電氣自動化技術能夠協調搭配火力發電廠中的危機保安器、安全門等保護裝置，在排除外因干擾的前提下，完成電氣操作運行指令。繼電保護是通過連接計算機和繼電器，構建自動化的控制模式，實現繼電器在火力發電廠運行過程中的有效調控。電氣自動化技術對電力設備的保護控制，通過使用防雷器，減少雷擊對電機設備產生的干擾。

在常規控制方面的應用。電氣自動化技術在常規控制方面的應用有集中控制、就地控制、自動控制和故障控制。在集中控制中，電氣自動化技術有效組合了發電機組、爐鍋和汽輪機，實現了控制操作的集中化，設備運行效率得到明顯提高。就地控制是針對規模相對比較小的火力發電廠采用的控制方式，通過連接重要設備及裝置，實現設備的整體運行[3]。自動控制即自動化的電能生產，在減少設備運行錯誤的同時，電能生產的難度也相應降低，電能產量與經濟效益也得到提高。在故障控制中，技術人員只需通過計算機監控運行設備，可以及時發現設備故障并解決。對于比較小的設備故障，系統可根據操作指令自動進行處理。

3 系統配置

3.1 I/O監控

I/O監控是一種集中監控方式，設備中電器的所有饋線都需要設置對應的I/O接口，通過電纜連接各個I/O通道，設備在進行A/D處理后進入DCS狀態，由此使整個發電工廠的設備處于DCS的監控之下。I/O監控在運行過程中，方便進行維護，問題發現和解決速度快，優勢明顯。相對比較低的監控防護等級，降低了DCS的造價，也有效降低了發電所需的成本。而I/O監控所涉及范圍包括所有電氣設備，工程量大且比較復雜。電氣設備的增加，無疑會加大監控范圍，致使監控運行壓力增加。監控范圍以及空間跨度的擴大，也相應增加了電纜的距離，DCS的可靠性受到一定程度的干擾。

3.2 遠程智能I/O控制

遠程智能I/O控制，作為一種監控技術，在生產中的應用領域比較廣泛。遠程智能I/O控制的采用，相對減少了人力資源的使用，操作人員可在遠程接觸中實現對電氣設備的智能控制，有效緩解了操作人員的工作壓力，降低了工作強度?；鹆Πl電過程中，I/O信號通過電纜連接加采集柜，利用光纖或者雙絞線實現加采集柜與DCS控制器的連接，從而進行數據傳輸。遠程智能I/O控制不需要操作人員進行近距離接觸，在電纜鋪設方面節省了部分安裝費用。另外，I/O控制可以自動對所收集數據進行檢查、處理和校正。而在電量變送器、卡件和模擬量卡件方面，I/O控制也無法減少。

3.3 總線控制

總線控制技術在電氣設備上的應用，通常需要利用3G技術來實現，通信技術、計算機技術和控制技術三者的配合和促進，是信息技術和網絡技術在設備控制領域有效發展的重要基礎?？偩€控制技術通過避開DCS控制站中的輸入、輸出單元，改變了傳統DCS控制中的集中和分散相結合控制體系。傳統集散結合的控制模式，在部分電氣設備的管理上是統一進行的，缺乏針對性和及時性。而總線控制技術，有效解決了這一問題，對電氣設備進行高度的分散管理和分散控制。