淺談電廠自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)

1.謝程程 2.王 哲

1.水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)陸水樞紐工程局水力發(fā)電廠 2.水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)陸水樞紐管理局水庫(kù)管理中心

淺談電廠自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)

1.謝程程 2.王 哲

1.水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)陸水樞紐工程局水力發(fā)電廠 2.水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)陸水樞紐管理局水庫(kù)管理中心

隨著電力競(jìng)爭(zhēng)的加大，電廠電量的上網(wǎng)競(jìng)價(jià)的改革，面對(duì)共同的市場(chǎng)，如何降低生產(chǎn)成本，保證企業(yè)的用電、用汽質(zhì)量。熱工自動(dòng)化技術(shù)在電廠中的作用是至關(guān)重要的，通過熱工自動(dòng)化技術(shù)，加強(qiáng)了電廠運(yùn)行生產(chǎn)的控制能力，提高了設(shè)備的控制精度，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，成本得到了降低。

電廠自動(dòng)化控制技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它和控制論、信息論、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)、自動(dòng)控制等都有著十分密切的關(guān)系，而其中又以控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的影響最大。在水力發(fā)電場(chǎng)中，自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)與設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)了無人操作的自動(dòng)化生產(chǎn)，最大限度地提升了工作效率，為水力發(fā)電廠日常運(yùn)行和管理帶來了變革。

1 自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用

1.1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的應(yīng)用

供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。它一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)主要部分組成。勵(lì)磁系統(tǒng)的主要作有：1)根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以維持機(jī)端電壓為給定值；2)控制并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)間無功功率分配；3)提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性；4)提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性；5)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行滅磁，以減小故障損失程度；6)根據(jù)運(yùn)行要求對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行最大勵(lì)磁限制及最小勵(lì)磁限制。

1.2 DCS在電廠生產(chǎn)主系統(tǒng)中的應(yīng)用

電廠在應(yīng)用DCS系統(tǒng)后可實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，有利于設(shè)備維護(hù)成本的降低，提高設(shè)備運(yùn)行效率，特別是應(yīng)用通訊總線技術(shù)后，使用很少的現(xiàn)場(chǎng)電纜就可完成連接，DCS借助組態(tài)編程軟件可完成DCS硬件、邏輯程序以及連鎖保護(hù)的組態(tài)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，這樣一方面可對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)、耗費(fèi)的材料如耗電量、耗水量、耗煤量等開展實(shí)時(shí)監(jiān)控，另一方面可控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，來完成分散式控制。尤其是近年來隨著現(xiàn)場(chǎng)控制總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)以及冗余控制器與光纖的應(yīng)用，DCS的穩(wěn)定性得到了大幅提升，且信息傳輸速度不斷加快，這樣能更好的滿足生產(chǎn)工藝未來的發(fā)展需求。

1.3 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用

水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真測(cè)試儀是針對(duì)于水力發(fā)電調(diào)速系統(tǒng)、水力發(fā)電自動(dòng)準(zhǔn)同期系統(tǒng)特性檢測(cè)而開發(fā)的一種綜合性測(cè)試平臺(tái)，儀器可以完成水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的空載擺動(dòng)、空載擾動(dòng)、甩負(fù)荷、不動(dòng)時(shí)間，調(diào)速器靜特性，接力器開關(guān)規(guī)律、仿真開/關(guān)機(jī)支持，頻率死區(qū)測(cè)量、負(fù)荷響應(yīng)試驗(yàn)和跟蹤電網(wǎng)一次調(diào)頻等試驗(yàn)項(xiàng)目，自動(dòng)生成各種類型的試驗(yàn)報(bào)告，HYTS202還可以做通用錄波器和頻率發(fā)生器使用，并且系統(tǒng)采樣頻率可以達(dá)到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強(qiáng)了儀器的靈活性。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 水輪機(jī)

2.1.1 貫流式結(jié)構(gòu)。水輪機(jī)自動(dòng)化改造是行業(yè)科技趨勢(shì)，也是促進(jìn)發(fā)電行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的有效方式，這些都有助于控制系統(tǒng)功能升級(jí)與改造。針對(duì)機(jī)組存在的功能性缺失問題，貫流式結(jié)構(gòu)也必須實(shí)施綜合改造與調(diào)整。貫流式發(fā)電機(jī)機(jī)組以水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)為中心，配備了軸流式水輪機(jī)作為控制中心，這類機(jī)組具有可調(diào)度性，在中小型或低位水電站中得到普遍應(yīng)用。顯示器貫流式機(jī)組也開始進(jìn)行多功能調(diào)節(jié)，利用智能技術(shù)完成發(fā)電系統(tǒng)的一體化改造，為中小型水電站智能改造提供了技術(shù)支撐。

2.1.2 立式結(jié)構(gòu)。近幾年來，國(guó)內(nèi)開始研發(fā)各種自主品牌水輪機(jī)，堅(jiān)持以科技創(chuàng)新成果帶動(dòng)發(fā)電行業(yè)發(fā)展。國(guó)產(chǎn)水輪機(jī)研發(fā)過程中，多數(shù)選用立式機(jī)組結(jié)構(gòu)，這類機(jī)組主要由混流式、軸流式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)等，按照不同發(fā)電方案要求進(jìn)行選擇，這些都可以幫助機(jī)組發(fā)揮出預(yù)期的操控效果。在信息科技成果推動(dòng)下，立式結(jié)構(gòu)機(jī)組開始以自動(dòng)控制為中心，以智能控制系統(tǒng)為調(diào)度中心，用智能機(jī)器人取代人工操作。人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了操控中心的一體化，為區(qū)域調(diào)度控制提供多元化平臺(tái)，滿足了水力發(fā)電機(jī)組作業(yè)要求。

2.2 智能控制儀表應(yīng)用

隨著控制系統(tǒng)功能的逐漸強(qiáng)大，利用智能化儀表取代傳統(tǒng)變送器，特別是流量測(cè)量方面，采用溫壓補(bǔ)償一體式差壓變送器，大大降低了因現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備因安裝位置造成的差異。智能控制儀表自身的優(yōu)點(diǎn)明顯，智能化儀表本身可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的邏輯計(jì)算，比如對(duì)于流量測(cè)量可進(jìn)行溫壓補(bǔ)償計(jì)算，降低了控制系統(tǒng)中的程序設(shè)計(jì)，同時(shí)避免了因現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力儀表因安裝位置存在的差異造成的數(shù)據(jù)采集誤差。所以自動(dòng)化控制技術(shù)在未來的發(fā)展中，重點(diǎn)研究智能控制儀表的應(yīng)用，特別是無線傳輸?shù)膽?yīng)用將成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。

在電廠自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展過程中，傳統(tǒng)的技術(shù)如 PLC、FCS等技術(shù)不會(huì)馬上被替代，更多的是融合數(shù)字化技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)等現(xiàn)代通信技術(shù)，建立更為完善的控制系統(tǒng)。文章通過分析自動(dòng)化控制技術(shù)目前存在的問題，對(duì)其應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論，以期為電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供一定的借鑒，促進(jìn)未來信息化電廠的建設(shè)與發(fā)展。

[1] 李嬌. 綠色理念背景下電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)研究[J]. 科技傳播，2015(12)：183-184.

[2] 李行，李益. 電廠自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及研究展望[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2014(6)：32- 33.

[3] 徐支援. 自動(dòng)化控制在電力企業(yè)管理中的應(yīng)用[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2011(12).

[4] 何鑫. 自動(dòng)化控制在綠色電力電廠的有效運(yùn)用[J]. 自動(dòng)化應(yīng)用，2012(3).