論發(fā)電廠電氣設(shè)備的自動(dòng)化改進(jìn)策略

張任

【摘 要】在當(dāng)前，我國(guó)以人力控制為主的老式電廠電氣控制系統(tǒng)越來(lái)越不適用于新時(shí)代，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制提出了更高的要求，并在數(shù)量上的需求也更多。因而，發(fā)電廠有必要對(duì)目前現(xiàn)有的電氣設(shè)備做出自動(dòng)化改進(jìn)。本研究簡(jiǎn)要介紹了發(fā)電廠電氣自動(dòng)化控制的作用，并構(gòu)想了自動(dòng)化改進(jìn)的策略，旨在為促進(jìn)發(fā)電廠進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠;電氣設(shè)備;電氣自動(dòng)化;改進(jìn)

電廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用，為提高現(xiàn)代化電廠工作的效率奠定良好的基礎(chǔ)，把電氣的自動(dòng)化系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，可以極大的降低電廠員工勞動(dòng)的強(qiáng)度，而且，自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。使用電氣的自動(dòng)化系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以使電廠全部生產(chǎn)的環(huán)節(jié)位于自動(dòng)化系統(tǒng)的控制下，使系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率得到有效的降低，提升企業(yè)效益。

1 現(xiàn)代電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1現(xiàn)代電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)概述。目前，電廠所采用的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是利用通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、工控軟件等技術(shù)綜合運(yùn)用發(fā)展而來(lái)的新型綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。針對(duì)電廠電氣設(shè)備可靠性要求高、功能專業(yè)化以及安裝位置分散的特點(diǎn)，電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)工控設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控及信息收集。隨著近年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的不斷增加。

1.2以電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功能需求為基礎(chǔ)的系統(tǒng)應(yīng)用分析。現(xiàn)代電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)針對(duì)系統(tǒng)功能需求進(jìn)行著不斷地完善與發(fā)展。根據(jù)電廠電氣設(shè)備復(fù)雜、設(shè)備布置及數(shù)量較多、分散安裝情況普遍、電器元件較多、系統(tǒng)運(yùn)行信息量大維修困難等需求，電廠電子自動(dòng)化系統(tǒng)正進(jìn)行著不斷地完善與發(fā)展。利用現(xiàn)代工控軟件及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將電廠電氣自動(dòng)化各功能模塊及控制點(diǎn)進(jìn)行連接。同時(shí)根據(jù)電廠設(shè)備要求以及系統(tǒng)可靠性需求對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)組件進(jìn)行了規(guī)范化，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)規(guī)范使系統(tǒng)組成具有較高的可靠性，為電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。另外，針對(duì)電廠設(shè)備維修需求，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還集成了機(jī)組運(yùn)行信息收集、整理及備份功能。以機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)為設(shè)備維修工作提供詳實(shí)、準(zhǔn)確的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

1.3針對(duì)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)信息需求的系統(tǒng)應(yīng)用分析。在現(xiàn)代電廠電子自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中，系統(tǒng)信息需求促進(jìn)了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)電廠電氣保護(hù)監(jiān)控中信息采集、控制、保護(hù)、通信的需求，電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)加快了信息通信技術(shù)的更新與應(yīng)用。利用ECS及其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換滿足現(xiàn)代電廠信息化管理需求，實(shí)現(xiàn)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)信息應(yīng)用目的。通過(guò)根據(jù)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)信息傳遞速度要求，以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)滿足電氣自動(dòng)化系統(tǒng)信息傳輸需求，促進(jìn)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用效果的提升、促進(jìn)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2 發(fā)電廠電氣設(shè)備自動(dòng)化改進(jìn)方案

2.1 電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)

在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度是非常基本的一個(gè)項(xiàng)目。該技術(shù)主要立足于IT技術(shù)，主要以單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)等為載體，通過(guò)搜集各個(gè)電氣設(shè)備的運(yùn)作狀況，分析數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而總結(jié)出電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)作的整體狀況，為發(fā)電廠技術(shù)人員決策提供了信息支持。在發(fā)電廠電氣自控系統(tǒng)中，該項(xiàng)目不僅可以做到有效調(diào)度，保證發(fā)電質(zhì)量和數(shù)量，而且也有利于解決故障，對(duì)持續(xù)發(fā)電的積極意義是顯著的。

2.2 ECS系統(tǒng)

在工業(yè)化進(jìn)展過(guò)程中，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)內(nèi)涵不斷豐富，很多新工藝為發(fā)電廠產(chǎn)能提高提供了很多思路，ECS就是其中一種。該技術(shù)以信息工程為學(xué)科基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)電子信號(hào)為載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電廠的處理、監(jiān)控以及維護(hù)[2]。目前，ECS系統(tǒng)主要以分層分布式為架構(gòu)，可以分為控制層、通信層以及間隔層。其中，控制層主要由電廠總機(jī)、調(diào)度電網(wǎng)等硬件組成，負(fù)責(zé)對(duì)軟件和硬件數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)管;通信層，是由通信設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)組成的層面，負(fù)責(zé)向其他層面設(shè)備的信息傳輸;間隔層是由各類專業(yè)化電器組成，主要對(duì)發(fā)電廠相關(guān)業(yè)務(wù)如電壓保護(hù)、電流切換等提供專業(yè)化支持。

在如上分層分布式ECS架構(gòu)中，DCS是最為典型的代表，在很多發(fā)電廠廣為適用。該系統(tǒng)立足于計(jì)算機(jī)通信科學(xué)之上，通過(guò)構(gòu)建分散式、分級(jí)式系統(tǒng)，來(lái)實(shí)施對(duì)于整個(gè)電廠業(yè)務(wù)的控制。然而，該系統(tǒng)內(nèi)部線路比較單一，使得電流傳輸效益不高。另外，由于可供支持的信號(hào)種類較少，DCS系統(tǒng)有必要增加電纜設(shè)備，進(jìn)而擴(kuò)大了管理運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。因此，科研人員設(shè)計(jì)了兩種DCS模式：一方面，部分DCS模式。該模式利用DCS軟件實(shí)施電廠自動(dòng)化控制，并結(jié)合計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，對(duì)相關(guān)設(shè)備的行為予以調(diào)度;另外一方面，完全DCS模式。該模式以DCS系統(tǒng)軟件為載體，承接了其他軟件和硬件，以合二為一的方式實(shí)現(xiàn)自控。前者以部分DCS系統(tǒng)功能為載體，這就對(duì)運(yùn)行裝置的匹配度提出了很高的要求;后者完全繼承了DCS系統(tǒng)的特性，但是一切軟硬件要求是非常苛刻的，系統(tǒng)開(kāi)支較大。

3 發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制改進(jìn)方案

3.1 當(dāng)前我國(guó)發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制問(wèn)題分析

在目前，觀察發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，相關(guān)應(yīng)用形勢(shì)是較好的，但是存在一些潛在隱患，主要體現(xiàn)在：第一，設(shè)備期間存在質(zhì)量隱患。如上文所述，ECS系統(tǒng)對(duì)于硬件和軟件是存在要求的，不僅需要契合ECS系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，而且還要保證數(shù)量眾多，以期符合信號(hào)種類需求。然而，很多發(fā)電廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)元件并不是由同一家廠商制造而來(lái)的，生產(chǎn)質(zhì)量不可能完全一致，之間可能存在性能沖突，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。另外，由于運(yùn)作頻繁，強(qiáng)度較大，這些元器件有可能存在損耗，從而降低整個(gè)系統(tǒng)性能。第二，存在環(huán)境隱患。在自控系統(tǒng)中，很多元件都是很精密的，受外界環(huán)境因素影響較大，如溫度、靜電、氣壓等。當(dāng)相關(guān)變量變化超過(guò)閾值，部件難以正常工作，降低系統(tǒng)的運(yùn)行效益，甚至導(dǎo)致元件毀損等重大故障。第三，人力方面存在隱患。ECS系統(tǒng)等類似發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，使得相關(guān)管理工作難度較大，發(fā)電廠需要聘請(qǐng)專業(yè)人士來(lái)支持廠內(nèi)操作。然而，為了節(jié)省開(kāi)支，我國(guó)很多發(fā)電廠對(duì)于從業(yè)人員沒(méi)有提出較高的水平要求，使得相關(guān)工作人員理論支持較弱，操作經(jīng)驗(yàn)難以駕馭ECS等系統(tǒng)[3]。在此之下，容易發(fā)生操作疏忽，或者違規(guī)行為，埋下了系統(tǒng)運(yùn)作隱患。另外，發(fā)電廠也沒(méi)有重視檢修和維護(hù)，沒(méi)有定期開(kāi)展故障排查工作。總體來(lái)看，發(fā)電廠在運(yùn)作電氣系統(tǒng)自動(dòng)化方面的能力是較低的。

3.2 發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制優(yōu)化方案

首先，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平。發(fā)電廠需要積極組織相關(guān)專業(yè)人員，對(duì)電氣組件、系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)實(shí)施予以深究，根據(jù)鉆研結(jié)果完善和優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng);其次，加強(qiáng)管理。發(fā)電廠需要重視日常管理工作，組裝之時(shí)選擇最新技術(shù)和元件，并且開(kāi)展定期檢查，及時(shí)處理各種現(xiàn)有問(wèn)題和排查潛在隱患;最后，重視人員培訓(xùn)。發(fā)電廠需要極大人員培訓(xùn)力度，不斷提高現(xiàn)有人員的理論知識(shí)水平以及實(shí)踐操作能力，引入外界優(yōu)秀人才，以期開(kāi)拓現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)的眼界，提升各項(xiàng)技能水平。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)改進(jìn)電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)、ECS系統(tǒng)等方式提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，并配合加強(qiáng)管理、重視人員培訓(xùn)等輔助方式優(yōu)化發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制，發(fā)電廠有必要對(duì)現(xiàn)有的電氣設(shè)備做出自動(dòng)化改進(jìn)，才能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董旭.基于發(fā)電廠的電氣自動(dòng)化技術(shù)研究[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2015（10）：46-48.

[2] 魏英江.發(fā)電廠電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方法探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（26）：175.

[3] 郭偉，王莉.發(fā)電廠電氣系統(tǒng)綜合自動(dòng)化[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)：英文版，2014，18（3）：221-224.

（作者單位：國(guó)家電投集團(tuán)東北電力有限公司撫順撫電能源分公司）