淺議發(fā)電廠電氣自動化控制的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

毛 健

（國能生物發(fā)電有限公司，吉林德惠 130300）

中共中央、國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(中發(fā)[2015]9號)指出，電力行業(yè)企業(yè)要注重深化改革。當(dāng)前，發(fā)電廠的電氣自動化控制因?yàn)殚L期以來的重視程度不夠，投入資金不足，自動化控制水平偏低，嚴(yán)重地不適應(yīng)發(fā)供電行業(yè)的高效率、低成本的運(yùn)營要求，距離國外發(fā)達(dá)國家發(fā)電企業(yè)的電氣自動化程度和水平差距較大。

1 發(fā)電廠電氣自動化控制的由來

大約在20世紀(jì)90年代，在發(fā)電廠開始出現(xiàn)了發(fā)供電過程的電氣系統(tǒng)自動化檢測與控制，大幅度的用自動化控制設(shè)備和手段來替代人工直接操作。相對于人工直接操作，電氣系統(tǒng)自動化控制能夠更好的保障發(fā)電機(jī)組的安全起停與正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)診斷、處理故障的能力，提高適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度和負(fù)荷變化的能力，與此同時(shí)也降低了人工成本。

2 發(fā)電廠電氣自動化控制的特點(diǎn)

發(fā)動機(jī)電氣設(shè)備系統(tǒng)元件多，布置分散，對傳統(tǒng)的人工控制與檢修工作來說非常的復(fù)雜，工作量重。發(fā)電廠電氣自動化控制具有很多的優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全可靠。人工控制與檢修，容易出現(xiàn)人為操作上的失誤、錯誤，而電氣自動化控制具有控制精度高、設(shè)備安全可靠性高的特點(diǎn)。

（2）控制速度快。相對于人工控制，電氣自動化控制的響應(yīng)速度快，例如保護(hù)動作速度，電氣自動化控制能夠?qū)㈨憫?yīng)時(shí)間控制在40毫秒以內(nèi)，這是人工操作難易實(shí)現(xiàn)的。

（3）為企業(yè)節(jié)約人力資源管理成本。由于發(fā)電廠電氣設(shè)備系統(tǒng)自動化控制的出現(xiàn)，替代了大量的人工操作，為企業(yè)成本核算經(jīng)營提高了運(yùn)行效益。

（4）在控制方式上，電廠電氣設(shè)備系統(tǒng)自動化控制通常設(shè)置有兩套獨(dú)立的控制模式，控制權(quán)不是唯一的，當(dāng)一個自動化控制模式出現(xiàn)問題時(shí)，另一套獨(dú)立的自動化控制裝置將會立即在應(yīng)急處理工作下啟動，保障整個電廠電氣設(shè)備系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3 發(fā)電廠電氣自動化控制的應(yīng)用

3.1 電纜傳輸，集中模式

將強(qiáng)電信號轉(zhuǎn)化為弱電信號，采用空接電方式和4 mA-20 mA的標(biāo)準(zhǔn)直流信號，利用電纜硬接線將電氣模擬量和開關(guān)量信號一對一接至DCS的I/O，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電廠電氣設(shè)備系統(tǒng)的自動化控制。因?yàn)殡姎饬啃盘柕牟杉校阌诠芾怼５牵布M裝上電纜使用數(shù)量大，長距離傳輸還容易受到外界電磁環(huán)境的干擾，容易影響自動化控制的準(zhǔn)確性。再者，沒有獨(dú)立的電氣設(shè)備系統(tǒng)自動化控制監(jiān)控主站，無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的全程自動化控制，功能有限。

3.2 分層分布模式

該模式在邏輯上將ECS劃分為三層，從站級監(jiān)控層、通信層、間隔單元層三個層次分散的設(shè)計(jì)安裝。這種分層分布的模式具有間隔單元層就業(yè)安排，占用面積小，各裝置功能獨(dú)立，方便模塊化檢修的特點(diǎn)。

4 發(fā)電廠電氣自動化控制的發(fā)展趨勢

從最早提及的電廠自動化，到上世紀(jì)末期大力推廣的電廠信息化，到本世紀(jì)初提倡的電廠數(shù)字化，直到目前學(xué)術(shù)界廣泛討論和研究的電廠智能化，甚至有人提出電廠智慧化，電廠控制技術(shù)經(jīng)歷了日新月異的快速發(fā)展，其中多廠遠(yuǎn)程集控、大數(shù)據(jù)、VR技術(shù)、機(jī)器人是未來發(fā)電廠電氣自動化控制的發(fā)展典型趨勢：

4.1 多廠遠(yuǎn)程集控將是未來發(fā)展方向

隨著電氣自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電廠企業(yè)集團(tuán)公司內(nèi)多廠集中控制，將各個電廠發(fā)供電在總部統(tǒng)一集中控制，簡化電廠電氣自動化控制管理，優(yōu)化資源配備與人力管理。多廠遠(yuǎn)程集控在一個集中控制室，這意味著電廠的集中控制室已經(jīng)可以覆蓋全廠的所有系統(tǒng)。

4.2 大數(shù)據(jù)在發(fā)電廠電氣自動化控制的應(yīng)用普及是未來發(fā)展方向

大數(shù)據(jù)和云平臺技術(shù)的發(fā)展為發(fā)電廠的精細(xì)化管理奠定了基礎(chǔ)，也為強(qiáng)化發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)運(yùn)管狀態(tài)管理創(chuàng)造了條件。通過建立大數(shù)據(jù)庫，用云平臺技術(shù)作為服務(wù)端，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)集中、分析、對比，以快速的發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患和問題。尤其在環(huán)境污染控制、狀態(tài)運(yùn)行故障管理等工作具有提質(zhì)增效的應(yīng)用前景。

4.3 VR技術(shù)在電廠電氣設(shè)備自動化管理中的應(yīng)用有廣闊的空間

VR技術(shù)是利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和傳感器等技術(shù)集成的多維虛擬信息技術(shù)。依靠VR技術(shù)，在發(fā)電廠電氣設(shè)備管理中構(gòu)建多維的信息反饋圖像，能夠立體的直觀的顯示電氣設(shè)備系統(tǒng)的工作運(yùn)行情況。依托VR技術(shù)的可視化穿戴設(shè)備，能夠讓電廠的技術(shù)人員遠(yuǎn)程獲得信息，并且達(dá)到身臨其境的效果。

4.4 機(jī)器人必將應(yīng)用范圍越來越廣

隨著機(jī)器人技術(shù)的日益成熟，電廠一些場所開始應(yīng)用機(jī)器人開展運(yùn)行維護(hù)工作。平常需要人工操作的地方由機(jī)器人代替，尤其是那些人工操作困難和條件惡劣的地方。目前電廠已開始使用機(jī)器人的場所主要有升壓站、電纜溝和凝汽器膠球清洗系統(tǒng)。在電廠的電氣自動化管理中，目前機(jī)器人的應(yīng)用還僅限于一些簡單重復(fù)性的勞動，還不能完全的脫離人的參與。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，在電廠電氣自動化管理中必將會應(yīng)用機(jī)器人，利用自動化監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測運(yùn)行參數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，然后由智慧化控制中心自動的指派機(jī)器人進(jìn)行自動化、智能化的操作，真正的實(shí)現(xiàn)全廠無人值守，發(fā)電廠生產(chǎn)管理全程智能化運(yùn)行。

隨著煤炭資源的日漸枯竭、國家環(huán)保的能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，傳統(tǒng)的火力發(fā)電將會逐漸的被新能源發(fā)電開發(fā)替代，被電氣化自動控制代替。目前發(fā)動廠電氣自動化設(shè)備系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)控制的信息自動傳輸化智能控制系統(tǒng)。未來的新能源發(fā)電廠，隨著電氣設(shè)備系統(tǒng)的高度自動化控制，將能夠在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的惡劣、艱苦工作條件下實(shí)現(xiàn)長期無人值守、全程信息化監(jiān)控與智能化自動控制。

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