火力發電廠電氣自動化應用探討

許志強

摘 要：將電氣自動化技術應用至火力發電中，不僅能夠實現對電氣系統的自動化監控，還能夠起到有效保護與控制作用，進而實現機、爐、電的一體化監控管理。基于此，文章主要針對火力發電廠中電氣自動化技術的應用展開分析，以期為相關從業者提供參考借鑒。

關鍵詞：火力發電廠；電氣自動化；技術

火力發電廠的電氣自動化技術應用，目的在于通過電氣自動化系統（Electrical Automation System，ECS）對發電廠中的電氣系統進行自動化監測，進而在數據的收集與分析下，對火力發電廠內部電氣系統進行有效控制與保護[1]。縱觀近年來ECS在火力發電廠電氣自動化領域中的廣泛應用，憑借其網絡化與信息化的系統優勢，全面提升了火力發電廠的自動化運行水平，確保了電氣控制的安全性與可靠性。

1 火力發電廠的電氣自動化技術應用作用

隨著電氣自動化技術在火力發電廠生產中得到廣泛應用，其帶來的良好應用效果日漸凸顯，主要從以下方面可體現。

1.1 節約發電成本

火力發電所用的主要原料為煤炭、石油等不可再生能源，隨著近年來我國正大力號召建設環境友好型、資源節約型社會，為響應可持續發展的戰略方針，對于不可再生能源的利用則逐漸縮緊，生產成本也不斷提升，再加上傳統的火力發電技術存在原料利用不充分的弊病，無形中也抬高了發電成本，同時還會排放出對環境造成污染的廢氣與廢渣，不符合可持續發展的理念。而隨著電氣自動化技術在火力發電廠中得到有效應用，能夠確保原料的燃燒更為充分，進而減少了不必要的資源浪費與環境污染排放，大大縮減了火力發電廠的生產投入成本。

1.2 提高發電效率

在當前社會經濟水平不斷提升的形勢下，為了促進國家經濟更快更好發展，也為了實現能源節約型、環境友好型社會目標，社會發展也促使生活生產對電量的需求量日漸增減。然而，較為落后的火力發電技術與機械設備與這一形勢存在差距，導致發電效率難以真正提高，一定程度上影響了現代社會的穩健發展。因此，火力發電廠應當積極探索如何提升自身的發電效率，而通過電氣自動化技術的合理應用，在精密化、自動化程度更高的設備加持下，全面優化現有發電系統，大幅提高了火力發電廠的發電效率以及供電質量，與當前人們日漸提升的用電需求充分吻合。

1.3 優化資源配置

過于陳舊的發電機械設備會對火力發電廠的資源配置起到負面影響效果，不僅難以實現電力設備與發電原材料的充分利用，同時也暴露出了嚴重的人力、物力等資源浪費的情況，并且難以做到對故障設備的及時維修。而在電氣自動化技術應用引進以后，不僅大幅提升了原材料的利用效率，避免過多的人力資源浪費，同時也全面提升設備的運行效率，并且通過實時動態化的監控能夠及時發現故障設備，并提出合理的維修建議。可見，火力發電廠的各類發電資源在電氣自動化技術的應用之下，得以發揮出最大效能。

2 電氣自動化技術在火力發電廠的系統配置應用

一般來講，電氣自動化技術在火力發電廠的系統配置中，主要包含如下3種形式。

2.1 遠程智能I/O方式

所謂遠程智能I/O方式，指的是將遠程I/O采集柜設置在數據相對集中但距離控制室較遠，通過硬接線電纜將設備的I/O信號與采集柜進行連接，之后再利用雙絞線或是光纖將控制室中的分布式控制系統（Distributed Control System，DCS）控制器主機柜和采集柜進行連接的方式[2]。這一方式具備諸多優點，比如可靠性與穩定性更高，可大幅節省電纜與安裝部分的支出。此外，這種遠程智能I/O方式還自帶數據處理與自我檢測等功能，不過值得注意的是，即便采用了該方式也不能因此縮減電量變送器、I/O卡件、模擬量卡件等設備的數量。

2.2 I/O集中監控方式

所謂I/O集中監控方式，即利用電氣設備的饋線對現場設備進行I/O接口的設置，之后利用硬接線電纜將集中控制室中DCS的I/O通道相連，經由A/D處理之后便進入集散控制系統組態，進而全面實現對火力發電廠電氣設備的實時監控[3]。該監控方式具備運維便捷、反應速度快等特點，因此同樣可縮減集散控制系統的成本。值得注意的是，由于所有電氣設備均會納入集散控制系統的監控之中，所以在監控數量逐漸增多的情況下，會造成DCS主機冗余縮減，再加上控制樓的面積過大以及電纜數量眾多等原因，可能會影響到集散控制系統的可靠性。

2.3 現場總線控制系統方式

這里所講的現場總線也即是現代常用的3C技術，主要所指的是計算機（Computer）、通信（Communication）以及控制技術（Control）的有效結合，是目前網絡信息技術觸及控制范疇的有力體現。現場總線控制系統的方式，主要是通過廢除集散控制系統控制站及其輸入/輸出單元的方式，徹底改變集散控制系統中集中與分散相結合的狀態，將整個控制系統分布于火力發電廠的現場電氣設備當中，進而實現了分散控制。

3 火力發電廠中電氣自動化技術的創新應用

3.1 統一單元爐機組

將電氣自動化技術合理應用至火力發電廠的生產當中，能夠全面提升單元爐機組的生產效率，進而降低火力發電的生產成本，所以有必要將過去機、電一體化模式轉變為機、爐、電一體化的單元運行監控。唯有如此，火力發電廠的DCS才可在該運行模式之下對整個火力發電機組的運行狀態信息及參數展開及時且準確的收集與分析，同時借助火力發電廠的內部信息管理系統與網絡，對整個電網的運轉展開監督。進而全面提升電網運行的穩定性與可靠性，充分發揮出單元火力發電機組的潛能，同時在監控系統的全面簡化下有效縮減控制成本。可見，統一單元爐機組能夠極大方便于火力發電廠的信息管理系統的信息采集工作，從而顯著提升火力發電廠的統一管理與運行效率，確保電網運行狀態的可靠性與經濟性。

3.2 創新控制保護手段

通常來講，火力發電廠過去所愛用的系統保護與控制手段大多數為連鎖與報警方式，基于其工作原理來看，報警功能僅僅在出現連鎖情況下才能觸發或是存在超限時情況才會報警，可見這一保護與控制手段的作用極為局限，針對出現的特殊化情況則很難給予及時且有效的提醒，也不會給出科學有效的解決方案，所以對于火力發電廠的正常工作開展會存在負面影響。而將電氣自動化技術應用其中，能夠充分發揮出計算機對于火力發電過程的實時保護與控制作用，通過對電氣自動化系統展開故障檢測與診斷等技術操作，能夠確保系統故障得到及時有效的控制，進而提高了火力發電廠中電氣自動化系統的穩定性，實現機、爐、電一體化運行控制。借助終端計算機網絡的有效控制，利用控制線路串聯所有電氣設備，確保所有電氣設備的用電情況、電壓等電力數據與有功功率、無功功率得到及時檢測與反饋，而相關工作人員則針對所反饋的信息展開分析處理，進而確定最適宜的配電方案，確保電廠供配電系統的穩定性與經濟性。

3.3 實現電氣全通信控制

現階段我國火力發電廠的電氣自動化系統應用中依舊無法完全滿足DCS利用ECS去實現對電氣系統的全通信控制，該系統的運行穩定性與通信速度還存在缺陷，并且在DCS與ECS兩者之間還存在部分硬接線。所以，為了全面實現火力發電廠的電氣系統全通信控制模式，充分滿足DCS利用ECS去實現對火力發電廠單元爐機組運行的實時監控需求，首先需要間隔熱工工藝聯鎖問題解決掉，這不僅是提升電氣自動化系統后臺運行速度及其運行水平的關鍵基礎，同時也是促使ECS與DCS互通互聯的必備條件[4]。電氣全通信控制可全面提高DCS的控制水平、自動化水平與運行管理水平等，促使電氣自動化技術能夠在火力發電廠得到廣泛利用，實現火力發電廠的全自動化。

3.4 構建通用網絡結構

唯有構建完善的通用網絡結構，才能夠保證火力發電廠的電氣自動化系統得以正常運轉，原因就在于通用網絡結構的成功構建，可促使火力發電廠的管理工作人員對各類發電設備的運行參數實時監控，同時確保火力發電廠中各電氣設備控制裝置、監控系統以及管控系統之間的信息傳送順暢，全面實現電氣自動化系統的有效運轉，助推辦公自動化升級為零部件設備的全面覆蓋。通過通用網絡結構的有效構建，能夠確保監控信息系統、DCS輔助控制系統等得到合理應用，并且也有效助推了火力發電廠自動化水平的不斷提升。所以，火力發電廠應當積極創新電氣自動化技術的應用，選用適宜的網絡通信產品，保證相關管理人員可通過互聯網實現對電氣設備的實時控制與監督管理，確保火力發電廠生產得以有序開展。

4 結語

隨著現代社會信息化技術的高速發展，我國電力行業也逐漸向網絡化與信息化方向發展。現如今，大多數火力發電廠都應著手應用電氣自動化技術去構建全新電氣系統，確保實現發電廠的機、爐、電一體化運行。其中DCS，ECS與安全儀表系統（Safety Instrumented System，SIS）等技術的有效應用，全面提高了火力發電廠的管控水平與工作效率。由此可見，火力發電廠通過廣泛應用電氣自動化技術，能夠有效助推發電廠的穩步發展，這也是時代發展的必然趨勢。

[參考文獻]

[1]董建橋.淺談電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用[J].科技經濟導刊，2017（26）：118.

[2]孫立松.關于火力發電廠電氣工程自動化的應用策略[J].科技經濟市場，2017（6）：26-27.

[3]薛凱嘉.電氣自動化技術在火力發電中的應用分析[J].能源與節能，2017（5）：142-143.

[4]王永清，徐錦祥.論電氣自動化在火力發電廠中的應用[J].四川水泥，2016（12）：296.