關于火力發電廠電氣工程自動化的應用策略

摘 要：火力發電廠是我國電力行業中的重要組成部分，隨著自動化和智能化技術的不斷應用，火力發電廠也逐漸實現自動化管理。本文對火力發電廠電氣工程自動化應用策略進行分析與探討，旨在提高火力發電廠管理水平。

關鍵詞：火力發電廠 電氣工程自動化 電氣自動化系統 應用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）11-0-01

隨著電力行業的快速發展，對電力技術的要求也越來越高，我國電氣工程領域的發展過程中，對自動化和智能化技術的應用也越來越多，而且各種智能化和自動化技術的應用使得電氣工程的水平不斷提升。在火力發電廠生產運行中，自動化電氣技術發揮了十分重要的作用，而且在生產實踐過程中不斷深入研發，實現了質的飛躍，全面激發了火電機組的運行服務潛力，可以實現對火電機組的實時管理，完成一體化機、爐、電的單元監控。

一、電氣自動化技術在火力發電廠中應用的必要性

火力發電廠傳統的生產體系中，主要是采用集散控制系統對生產過程進行控制的，將重點放在對鍋爐、機組系統的控制上，而且電氣安全系統裝置可以實現獨立運行。比如自動勵磁調節與切換電源等裝置，其中反映出整體的自動化電氣系統的信息量不多，導致電氣系統的工作人員關注的參數、測量信息等難以集中從系統中體現出來，給電氣系統的操作人員帶來了很多不便，而且無法創建一些快捷、輕松、便利的操作模式，對于火電廠的突發安全事故無法進行準確地分析。因此，提高火力發電生產運行中的電氣自動化水平，是提高火力發電廠運行質量的重要措施，必須要針對火力發電廠傳統的電氣控制系統安裝控制電纜和變送器，摒棄一對一的硬接線電氣信號采集模式，摒棄采用現場總線技術，在火力發電廠中不斷完善其綜合通信網絡，對電氣系統的相關價值化數據進行深層次挖掘，提高火力發電廠的管理運行水平。

二、火力發電廠電氣自動化系統的主要功能

火力發電廠電氣自動化系統的應用具有十分重要的意義，而且電氣自動化系統的功能十分強大，具體來講有以下幾個方面：

1.數據采集及處理功能

通過電氣自動化系統的應用，可以對發電廠日常生產運行過程中的各種信息數據實時采集起來，在系統中也可以設置間隔層裝置，對相關元件的數據進行實時采集、存儲，比如模擬量、開關量、脈沖量等，都屬于信息數據采集的范疇，系統可以對這些數據進行實時采集，并且記錄到系統中，按照特定的周期生成信息數據報表。

2.可以實現人機交互

電氣自動化系統具有良好的人機交互界面，有助于技術人員對電氣自動化系統進行管理。通過系統的監控畫面可以直觀地觀察到電氣主接線圖、發電機接線圖、啟備變接線圖、直流電源接線圖、UPS電源系統圖等，而且可以顯示出具體的負荷曲線，有助于實現對各個系統的管理。

3.控制閉鎖功能，可以實現閉鎖操作

電氣自動化系統具有控制閉鎖功能，可以實現斷路器、隔離開關以及接地刀閘之間的操作閉鎖，而且系統管理員可以設置相應的權限級別，滿足不同的系統用戶的權限要求，從而實現對系統的有效管理。

4.電氣自動化系統具有自我診斷和修復功能

電氣自動化系統的智能化程度較高，而且當前系統的智能化技術水平還在進一步更新，系統可以實現自我故障診斷和自我恢復，比如對系統的故障點進行錄波，然后對波形進行分析，比如進行諧波分析、不對稱運行波分析，通過對這些故障數據進行在線分析，并且對保護定植進行自主查詢、更改，可以提高系統運行的可靠性和穩定性。另外，還可以利用網絡技術，最大程度上實現信息數據共享，便于對系統進行實時管理。

三、電氣自動化系統在火力發電廠中的應用

1.電氣自動化系統的主體配置方式

1.1輸入/輸出監控模式

輸入輸出監控模式指的是利用電氣饋線將輸入/輸出設備接口設置在現場，并且采用硬接線電纜將饋線與集散系統的輸入/輸出通道進行連接的方式?？梢詫崿F對火電廠的DCS系統的實時監控。該模式的成本較低，效率高，不過在監控站的防護等級上處于中等水平，而且系統中的所有電氣設備都必須由DCS系統來監控，當監控對象的數量持續增加時，會導致主機冗余，影響主機的運行效率，而且在擴大控制面積的時候，也會增加電纜的數量，電纜的距離越長，對系統的可靠性要求也就越高。針對這種情況，在輸入/輸出監控模式基礎上還開發了一種智能遠程的輸入/輸出監控系統，可以采用簡稱監控模式，利用硬接線電纜和采集柜、現場輸入/輸出信號連接起來，DCS系統的主機則利用光纖與采集柜相連接，這種模式的成本也不高，而且系統具有自動檢測和自動校正功能。

1.2現場總線監控模式

現場總線監控模式是將計算機技術、通信技術、控制技術等結合起來的一種技術模式，將網絡和信息技術滲透到現場控制領域，通過現場總線控制技術的應用，可以剔除DCS系統的控制、對應的輸出與輸入單元，實現集散控制系統的創新。

2.電氣監控系統的構成

2.1站控層

站控層可以實現對發電廠的所有電氣設備的實時監控，而且能夠將監控得到的數據收集起來，生產數據報表。站控層一般都配備了一臺工程師站，主要作用是對系統進行日常維護、管理，并且對故障進行錄波、分析，其操作屏應該要具備三屏合一作用，即五防模擬屏、信號返回屏、智能手操屏等融合在一起，可以有效提高發電廠監控過程的可靠性與直觀性，得到真實、準確的數據，隨時掌握發電廠的運行情況。站控層系統具備多種操作方式，比如遙控操作、手動操作等，遙控操作可以用于后臺機械設備、綜合操作屏的控制，手動操作則一般用于對測控屏、開關柜等進行管理。整個站控層一般都采用開放式結構和雙以太網結構，提高了接口的靈活性，系統的數據傳輸效率高。

2.2通信層

通信層是以通信管理機為核心對各種數據信息進行傳輸、管理的層面，主要利用以太網實現與站控層之間的連接。電廠的用電保護裝置則可以利用現場總線技術，實現和通信管理機之間的連接，另外，第三方智能設備需要進行規約格式、通信接口的轉換，比如同期的裝置、啟備變保護以及快切裝置等，都可以通過通信層的通信管理機完成，確保整個電氣系統聯網完整。另外，在系統中進行信息交換時，一般是通過通信管理機與機組的DCS分布式處理單元串聯起來實現的。

2.3間隔層

間隔層主要是一些智能電氣設備，比如發變組保護設備、常用電綜合保護裝置、馬達控制器等，其主要的作用是對電氣保護系統的各種現場信息進行采集、保護和控制，而且間隔層也具備通信功能，可以實現和其他層之間的通信以及數據交換。

3.電氣自動化的應用

利用電氣自動化系統可以實現對火力發電廠的實時監控、管理。其具體的應用有以下幾個方面：

3.1設備保護方面

在火力發電廠中，各種設備是電廠生產的主要工具，設備的性能也是影響電廠生產水平的重要因素之一，如果設備出現故障和損壞，將會導致電廠無法生產和輸送電能產品，造成較大的社會影響。電氣工程自動化應用可以實現對設備的實時保護，將電力設備與PLC或者計算機充分結合起來，使得電力設備具有自動化、一體化操作模式，而且自動化控制技術的應用，降低了技術人員的勞動強度，可以最大限度地實現對電力設備的保護。一方面可以實現聯鎖保護。在火力發電廠的運行過程中可能會出現一些不可預見的突發性事故，對電力系統的運行造成極大影響，利用電氣自動化技術可以實現電氣設備之間的聯鎖保護，當機電設備發生故障的時候系統可以自動切斷路閘，對發生問題的設備進行隔斷，避免整個系統受到影響。另一方面，可以對系統進行繼電保護。當火力發電廠的計算機系統與繼電器連接之后，可以實現對電廠的繼電保護裝置的自動控制，參照電氣、熱工等參數，對設備的狀態進行保護。第三，還設置了裝置保護。在電力設備中可以安裝保安器、安全門等保護裝置，將這些設備中的重要裝置保護起來，避免重要裝置受到外界因素的影響。

3.2電氣全通信控制

目前火力發電廠的電氣自動化系統（ECS）無法滿足集散控制系統通過電氣自動化系統實現對火力發電廠的電氣全通信控制方式，ECS系統的通信速度以及系統的可靠性還存在一些問題。電氣自動化系統（ECS）和集散控制系統（DCS）之間存在一部分硬接線，為了實現電氣全通信控制模式，必須要加強對熱工工藝連鎖問題的處理，提高電氣后臺系統的應用水平，對目前系統的基本運行、監視功能進行豐富，并且不斷提高電氣自動化控制系統的控制邏輯、控制水平、自動化水平以及運行管理水平。

綜上所述，隨著信息化時代的不斷發展，火力發電廠也加強對信息化技術逇應用，火力發電廠電氣工程自動化應用對于電廠的發展有十分重要的意義，有助于實現對火力發電廠的一體化管理，提高電廠的管理效率，降低運行成本，提高電廠的綜合競爭力。

參考文獻

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作者簡介：蔣念東（1993.12—）男，湖南株洲，本科，工學學士，助理工程師，主要研究方向：火力發電廠電氣自動化。