發電廠電氣系統中綜合自動化的運用研究

韓 升

（國家電投集團東方新能源股份有限公司，河北石家莊 050000）

1 電氣綜合自動化控制系統

1.1 電氣綜合自動化系統

機電一體化自動化系統的總體功能包括測量功能、繼電保護功能、自動裝置功能、監控功能、通信功能等。目前，這一系統在國內各大電廠中得到了廣泛應用。電力自動化技術具有先進的技術特征，它對電力企業的管理體系有著重要的意義和作用，不僅能提高電力企業的發電效率和發電質量，而且能提高電力企業的管理執行力。第一，借助電力綜合自動化系統可以實時監測其它子系統的運行情況，如果子系統引起的任何問題，都可以借助電力綜合自動化系統來發現。分析系統存在的問題，收集相關信息，控制系統性能，排除電力設備運行中的影響。第二，借助電力綜合自動化技術，對系統的微機進行保護；此外，這種電力綜合自動化技術還能實時調節系統的電功率和電壓、投切備用電源。

1.2 電氣綜合自動化系統設計

電力自動控制系統設計可分為三個方面：第一方面為管理層設計；第二方面為間隔層的設計；第三方面為通信層設計。當對第二方面設計時，需收集相關資料，將這些資料歸納整理，并保存。設計第三方系統時，需要借助多協議的轉換，對各系統的數據信息進行調節和控制，以實現數據資源的共享，這種多協議的轉換還具有其他功能，首先，它可以隔離現場采集網絡，調節系統，最后，它可以提高訪問系統的安全性。如果相關人員對第三方面進行設計，則應借助POWERVIE系統來實現SCADA/HMI功能的電子綜合控制系統，并利用PMS進行專門防護。

2 電廠電氣綜合自動化技術的應用模式

科技發展與研究的終極目標是使應用合理化。關鍵是要達到最終的效果。但在電廠電氣運行過程中，綜合自動化技術的應用對系統穩定運行起著至關重要的作用。當前國內已基本實現了綜合自動化，在自動化監測方面與以往技術相比，有了較大突破，監測范圍不斷擴大，準確率明顯提高。最后得到的數據仍然很準確。因此。監視技術是自動化技術中的一個重要組成部分。目前，監測模式分為兩種。也就是集中模式和分層模式。

2.1 集中模式

集中模式也就是傳統的硬接線方式，把強電信號轉換成弱電信號，采用空接點方式，4～20 mA標準直流信號，通過電纜硬接線，把電氣模擬量和開關量信號連接到DCS的I/O模件箱中，進入DCS進行組態，實現對電器的監控。其優點是集中式采集屏幕，操作方便，缺點是可靠性和速度不穩定。

2.2 分層分布模式

分層分布模式主要的應用原理如下：先確定間隔層，然后利用這一間隔層來設計系統。它的設計主要包括兩個方面：一是電氣一次回路的設計；二是電氣間隔的設計。在設計完成后。可在每臺開關柜內安裝或設置監視或保護裝置，可在開關柜內安裝，只要與一次設備的距離較近即可安裝。在分層分配模式下，網絡層主要作用是匯總現場所有數據，除此之外，還可對數據進行傳送和命令控制等。

3 合理有效運用電氣自動化相關技術的策略

3.1 電氣系統運用及控制中應用集散控制系統

在電廠電氣系統中，分布式控制系統是指在實際運行過程中能夠達到分散控制的分散控制系統，利用單片機實現對系統的分散協調控制，保證電廠電氣系統的協調統一。分布式控制系統是給予電廠電氣系統通信結構基礎的基礎，在運行過程中，電廠電氣系統可將電廠電氣系統與信息系統進行合理的融合，同時電廠電氣系統中的分布式控制系統可將數據通信系統與電源柜系統連接，再通過人機接口實現對電廠電氣系統的合理控制。在電廠電氣系統中，分布式控制系統能夠支持開放的多層次數據接口，實現對整個系統的合理控制。

3.2 發電廠電氣系統的應用與控制里面引用

電廠電氣系統現場總線控制系統控制現場總線的自動化系統操作是電廠電氣系統控制系統的核心，其實質是將電廠電氣系統中所有總線數據通信網絡分散開放運行，從而獲得電廠電氣系統的自動化技術，供今后電廠使用。而且，電廠電氣系統中的現場總線控制系統這種控制系統達到總線控制的標準，就是運行和使用過程的成本不高，經濟效益較好。開放式網絡分布結構，這點在一般情況下是在現場總線控制系統中表現出來的。

3.3 結合ECMC成像系統作用于集散控制系統來做到電氣信息交換

將ECMC成像系統與電廠電力系統分布式控制系統相結合，可以實現電廠電力系統的電力信息交換。當發電廠的總線和硬接線之間進行了交換合并時，在分散控制系統中對發電機組電力系統FO和DI的合理控制可以通過電廠斷路器來實現。

4 電氣綜合的自動化控制系統的不足和缺陷

4.1 控制體系

現在，升壓站仍在使用以前系統的按鈕控制器，由于使用的時間長、頻率高，很可能會發生按鈕失效的情況，還會對按鈕的質量造成影響，縮短使用周期；分散控制系統不包括工廠公用系統，且布局不集中，特別是當操作斷路器和隔離開關時，有關人員要采取專門的人工措施；由于這些因素的制約，以及傳統控制系統的落后和不足，雖然控制系統有新的功能，但仍難以改變目前的運行狀況，對此，加大操作難度、提高操作效率是提高效率的一大障礙。

4.2 監控系統

隨著電力設備的不斷更新，需要監測的設備數量也在不斷擴大，傳統的監測系統不能滿足當前階段對設備監測的需求。長此以往，會增加系統的能耗負擔；而且傳統的檢測設備難以有效地控制和保護系統設備，采集分散的錄波信號。雖然監控系統已經有了一定的完善，能夠理解上報數據的內容，但在數據的處理和存儲方面還需要人工干預。而且，在檢查隔離開關和斷路器電流電壓等參數時，需要人工操作。

5 電氣綜合的自動化控制系統的應用情況

5.1 以太網應用

利用以太網進行系統控制有許多優點。這類網絡容量很大，傳播速度很快，能源消耗也不大。在現代，以太網已在工業技術方面得到了廣泛的應用。利用以太網對發發點設備進行高效率的監控，提高了系統的數據交換能力和交換穩定性，電廠相關人員只需通過以太網對發發點設備進行監控，節省人力資源，降低運行成本。

5.2 在單位機組監控中應用

對國內機組監測而言，采用DCS后，發電廠在設備監控方面有了一定的提升和進步，但我國發電領域的歷史并不長，目前主要發電企業在機組監控方面的表現仍有很大的提升空間，一般而言，國內發電企業通過采用科技含量較高的信息化設備，實現遠距離操縱和智能管理，但由于國內電力領域在自動化技術的研究方面還不完善，因此在具體應用方面的表現還不夠突出，針對這一情況，發電廠員工需要認真分析原因，避免裝置出現問題，影響發電過程。

5.3 優化控制過程

將電氣綜合自動化技術應用于發電過程，以增強模擬控制系統的品質指標和控制范圍。目前仍有一些發電機組采用人工神經網絡系統、模糊控制和狀態預測控制等方法，確實也有一部分發電機組實現了相對高效的發電過程。近年來，電力行業的競爭日趨激烈，發電企業要想增強行業競爭力，就必須采用一些簡單、通用的專業控制系統來提高發電機組的發電機組效率。國內大部分機組采用AGC單機運行模式，AGC機組變動較大，長期處于變負荷狀態，造成各種發電機組發生變化，需要對AGC機組進行檢修，以保證電廠正常運行。

6 電氣工程自動化發展前景

分布式測控技術在電力自動化技術中主要應用于電廠運行各環節的管理與控制。而控制系統則是在以太網和遠程工程站的基礎上，實現對整個工作過程的監控，使操作人員能夠更加具體、清晰、有效地呈現過程，減少人員的消耗。在接收到生產信息后，操作人員應對數據信息進行分析，及時發現問題，并采取適當措施：調整和優化，實現自動保護和自動化識別、數據處理等相關功能，保證生產順利進行，在電氣工程運行狀態監控和輔助設備自動控制完成方面發揮積極作用，推動企業走向統一的綜合自動化，避免操作人員從事危險作業，營造安全的工作環境，保障操作人員的生命安全。電氣自動化技術在電廠運行中的應用，則為機電一體化提供了一個模型。實際上，操作者只需利用技術監測系統實時監測發電機、汽輪機等設備的運行狀態，并收集數據，以避免出現這種情況，保證整個系統正常運行。這種技術的有機結合，使電廠的內在潛力得到進一步挖掘，有效地控制了電廠的維修費用，為企業創造了更多的經濟效益。

7 結束語

將電氣自動化技術應用于火電廠電氣系統，可以科學、合理地提高發電廠電氣系統運行的平穩性和安全性，避免電氣系統運行中存在安全隱患的發生。目前，電氣自動化技術的應用已日趨成熟，但相關研究人員也應提高對發電廠電氣系統的重視程度，不斷加強新技術的研發，保證發電廠電氣系統電氣自動化技術的改革與創新，為我國電力工業的發展提供強有力的保障。