淺談電廠自動化控制技術的應用及其發展趨勢

1.謝程程 2.王 哲

1.水利部長江水利委員會陸水樞紐工程局水力發電廠 2.水利部長江水利委員會陸水樞紐管理局水庫管理中心

淺談電廠自動化控制技術的應用及其發展趨勢

1.謝程程 2.王 哲

1.水利部長江水利委員會陸水樞紐工程局水力發電廠 2.水利部長江水利委員會陸水樞紐管理局水庫管理中心

隨著電力競爭的加大，電廠電量的上網競價的改革，面對共同的市場，如何降低生產成本，保證企業的用電、用汽質量。熱工自動化技術在電廠中的作用是至關重要的，通過熱工自動化技術，加強了電廠運行生產的控制能力，提高了設備的控制精度，保證了設備的穩定運轉，成本得到了降低。

電廠自動化控制技術；應用；發展趨勢

自動化技術是一門綜合性技術，它和控制論、信息論、系統工程、計算機技術、電子學、液壓氣壓技術、自動控制等都有著十分密切的關系，而其中又以控制理論和計算機技術對自動化技術的影響最大。在水力發電場中，自動化技術能夠將計算機與設備連接在一起，實現了無人操作的自動化生產，最大限度地提升了工作效率，為水力發電廠日常運行和管理帶來了變革。

1 自動化控制技術的運用

1.1 發電機勵磁系統的應用

供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備統稱為勵磁系統。它一般由勵磁功率單元和勵磁調節器兩個主要部分組成。勵磁系統的主要作有：1)根據發電機負荷的變化相應的調節勵磁電流，以維持機端電壓為給定值；2)控制并列運行各發電機間無功功率分配；3)提高發電機并列運行的靜態穩定性；4)提高發電機并列運行的暫態穩定性；5)在發電機內部出現故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；6)根據運行要求對發電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。

1.2 DCS在電廠生產主系統中的應用

電廠在應用DCS系統后可實時監控現場設備實際運行狀態，有利于設備維護成本的降低，提高設備運行效率，特別是應用通訊總線技術后，使用很少的現場電纜就可完成連接，DCS借助組態編程軟件可完成DCS硬件、邏輯程序以及連鎖保護的組態，應用網絡技術可進行數據實時傳輸，這樣一方面可對生產系統中設備的實際運行參數、耗費的材料如耗電量、耗水量、耗煤量等開展實時監控，另一方面可控制現場設備，來完成分散式控制。尤其是近年來隨著現場控制總線技術、以太網技術以及冗余控制器與光纖的應用，DCS的穩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工藝未來的發展需求。

1.3 水輪機調速系統的應用

水輪機調速系統仿真測試儀是針對于水力發電調速系統、水力發電自動準同期系統特性檢測而開發的一種綜合性測試平臺，儀器可以完成水輪機調速系統的空載擺動、空載擾動、甩負荷、不動時間，調速器靜特性，接力器開關規律、仿真開/關機支持，頻率死區測量、負荷響應試驗和跟蹤電網一次調頻等試驗項目，自動生成各種類型的試驗報告，HYTS202還可以做通用錄波器和頻率發生器使用，并且系統采樣頻率可以達到4KHZ，這大大拓寬了儀器的使用范疇，增強了儀器的靈活性。

2 自動化控制技術發展趨勢

2.1 水輪機

2.1.1 貫流式結構。水輪機自動化改造是行業科技趨勢，也是促進發電行業結構調整的有效方式，這些都有助于控制系統功能升級與改造。針對機組存在的功能性缺失問題，貫流式結構也必須實施綜合改造與調整。貫流式發電機機組以水輪機驅動為中心，配備了軸流式水輪機作為控制中心，這類機組具有可調度性，在中小型或低位水電站中得到普遍應用。顯示器貫流式機組也開始進行多功能調節，利用智能技術完成發電系統的一體化改造，為中小型水電站智能改造提供了技術支撐。

2.1.2 立式結構。近幾年來，國內開始研發各種自主品牌水輪機，堅持以科技創新成果帶動發電行業發展。國產水輪機研發過程中，多數選用立式機組結構，這類機組主要由混流式、軸流式水輪機驅動等，按照不同發電方案要求進行選擇，這些都可以幫助機組發揮出預期的操控效果。在信息科技成果推動下，立式結構機組開始以自動控制為中心，以智能控制系統為調度中心，用智能機器人取代人工操作。人工智能技術實現了操控中心的一體化，為區域調度控制提供多元化平臺，滿足了水力發電機組作業要求。

2.2 智能控制儀表應用

隨著控制系統功能的逐漸強大，利用智能化儀表取代傳統變送器，特別是流量測量方面，采用溫壓補償一體式差壓變送器，大大降低了因現場設備因安裝位置造成的差異。智能控制儀表自身的優點明顯，智能化儀表本身可以實現簡單的邏輯計算，比如對于流量測量可進行溫壓補償計算，降低了控制系統中的程序設計，同時避免了因現場溫度、壓力儀表因安裝位置存在的差異造成的數據采集誤差。所以自動化控制技術在未來的發展中，重點研究智能控制儀表的應用，特別是無線傳輸的應用將成為未來發展的必然趨勢。

在電廠自動化控制技術的發展過程中，傳統的技術如 PLC、FCS等技術不會馬上被替代，更多的是融合數字化技術、以太網技術等現代通信技術，建立更為完善的控制系統。文章通過分析自動化控制技術目前存在的問題，對其應用與發展趨勢進行了討論，以期為電廠自動化技術的發展提供一定的借鑒，促進未來信息化電廠的建設與發展。

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

[2] 李行，李益. 電廠自動化技術應用現狀及研究展望[J]. 產業與科技論壇，2014(6)：32- 33.

[3] 徐支援. 自動化控制在電力企業管理中的應用[J]. 西南農業大學學報(社會科學版)，2011(12).

[4] 何鑫. 自動化控制在綠色電力電廠的有效運用[J]. 自動化應用，2012(3).