火力發(fā)電廠電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用策略

李思璐

（中國(guó)電建集團(tuán)河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司節(jié)能環(huán)保分公司，河北石家莊 050000）

0.引言

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)形成于火電廠發(fā)展基礎(chǔ)上，也顯示著火電廠發(fā)展趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠自動(dòng)化可以促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率提高，并且有助于節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中被廣泛推廣。

1.火力發(fā)電廠電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

1.1 提高生產(chǎn)效率

加快開(kāi)發(fā)、應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)改善火電廠內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)，不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可降低損耗和浪費(fèi)，保障企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境得以改善，噪音污染減少，為職工提供更人性化的工作環(huán)境，降低了職業(yè)病的發(fā)病概率，對(duì)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展也有著積極的意義。

1.2 加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)成本的控制

加快技術(shù)升級(jí)，使火力發(fā)電廠技術(shù)水平、科技含量提高，做好生產(chǎn)成本控制工作，降低能耗，保證經(jīng)濟(jì)效益。可通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題，提高燃料利用率、降低熱能損耗、減少環(huán)境污染，從而有效控制火力發(fā)電廠生產(chǎn)成本，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。

1.3 改善勞動(dòng)強(qiáng)度

火力發(fā)電廠往往建成年代較早，技術(shù)革新慢，整體技術(shù)和設(shè)備處于落后狀態(tài)，不僅資源浪費(fèi)和環(huán)境污染嚴(yán)重，其工作強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣，對(duì)員工身心健康不利。通過(guò)對(duì)技術(shù)的創(chuàng)新，火力發(fā)電廠可實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，降低員工工作強(qiáng)度，采用自動(dòng)化和智能化技術(shù)手段，生產(chǎn)中可通過(guò)計(jì)算機(jī)平臺(tái)操控，人力成本也得以降低。應(yīng)用創(chuàng)新科技成果彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的不足，促進(jìn)人力資源合理配置，對(duì)電廠改革發(fā)展意義重大。

1.4 資源整合下實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

火力發(fā)電廠發(fā)電過(guò)程比較復(fù)雜，需要各部門(mén)相互配合因此耗費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，在各部門(mén)積極配合、相互協(xié)作下才能順利完成生產(chǎn)任務(wù)。應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火電廠生產(chǎn)一體化數(shù)控調(diào)度，有效解決了之前比較困難的維護(hù)問(wèn)題，新員工培訓(xùn)時(shí)間縮短，整體運(yùn)行成本降低，各方面資源強(qiáng)化協(xié)調(diào)與配合，整體資源配置水平提升，提高了資源利用程度，電能產(chǎn)量顯著增強(qiáng)。

2.火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)存在問(wèn)題

我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展下，推動(dòng)著電氣自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)步，但在電廠過(guò)程中也存在不少問(wèn)題，比如發(fā)電機(jī)組控制不協(xié)調(diào)、電廠控制系統(tǒng)落后、工作效率低。要實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠高速運(yùn)轉(zhuǎn)，需要從其當(dāng)前存在的問(wèn)題著手，解決發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)不足，以促進(jìn)生產(chǎn)水平進(jìn)步。

2.1 整體控制系統(tǒng)技術(shù)落后

在我國(guó)科技不斷發(fā)展過(guò)程中，火力發(fā)電廠還存在控制技術(shù)不夠先進(jìn)的問(wèn)題。當(dāng)前單元機(jī)組控制室空間大，與世界先進(jìn)水平相比，我國(guó)電廠控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)落后，機(jī)組自動(dòng)化功能水平低，缺乏完善控制系統(tǒng)和先進(jìn)控制技術(shù)，使得機(jī)組運(yùn)行效率低，需對(duì)其加大重視。

2.2 機(jī)組中控制不協(xié)調(diào)

在我國(guó)科技發(fā)展下，尤其是自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，火力發(fā)電廠依然存在不少問(wèn)題，比如機(jī)組中控制不協(xié)調(diào)?；鹆Πl(fā)電廠機(jī)組組成包含鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)等，而單元機(jī)組中這些設(shè)備與全長(zhǎng)用電間控制水平不協(xié)調(diào)，很多電廠未實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組中統(tǒng)一值班，其輔助車(chē)間和系統(tǒng)缺乏高水平自動(dòng)化，無(wú)法與整個(gè)電廠自動(dòng)化控制配合。機(jī)組各部分不協(xié)調(diào)下，導(dǎo)致其運(yùn)作效率得不到提升，需盡快解決該問(wèn)題[1]。

3.火力發(fā)電廠電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用功能

3.1 數(shù)據(jù)采集與處理

火力發(fā)電廠應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)可以獲取生產(chǎn)過(guò)程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)和信息，之后分析、整理、儲(chǔ)存。同時(shí)，系統(tǒng)中可設(shè)置間隔層裝柜，方便采集元器件數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)信息，然后將整理結(jié)果錄入數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，在一定周期內(nèi)便生成數(shù)據(jù)信息報(bào)表[2]。

3.2 人機(jī)交互

應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，人機(jī)互動(dòng)愈加頻繁，便于技術(shù)人員管理電氣工程自動(dòng)化。同時(shí)，在應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)過(guò)程中，工作人員可以通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面，對(duì)發(fā)電機(jī)接線(xiàn)圖、電氣主接線(xiàn)圖、相關(guān)路線(xiàn)圖進(jìn)行直接觀察，展示出具體的負(fù)荷曲線(xiàn)，方便高效管理各個(gè)系統(tǒng)。

3.3 實(shí)現(xiàn)閉鎖操作

應(yīng)用閉鎖功能和閉鎖操作，主要是在隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘和斷路器方面。在閉鎖操作中，管理員設(shè)置其權(quán)限，各級(jí)不同用戶(hù)的需求差異，全面性開(kāi)展系統(tǒng)管理。

3.4 自我診斷與修復(fù)

火力發(fā)電廠電氣工程自動(dòng)化技術(shù)具有較高的智能化程度，且科技發(fā)展下還會(huì)進(jìn)一步完善其智能功能，以實(shí)現(xiàn)自我診斷與自我修復(fù)，自動(dòng)性錄入系統(tǒng)中存在故障，進(jìn)行波形比對(duì)和分析，通過(guò)線(xiàn)上數(shù)據(jù)查詢(xún)、修改保護(hù)定值，使系統(tǒng)更安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上，提高信息共享效率，方便系統(tǒng)進(jìn)行資源管理。

4.火力發(fā)電廠電氣工程自動(dòng)化的具體應(yīng)用策略

4.1 主體系統(tǒng)配置

首先是輸入與輸出模式，在該模式中對(duì)兩個(gè)接口采用電氣饋線(xiàn)連接，在設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)將兩者通過(guò)硬件電纜、具有集散性的系統(tǒng)連接起來(lái)。以實(shí)時(shí)監(jiān)控管理火力發(fā)電廠運(yùn)行系統(tǒng)，這種方式有著較高的應(yīng)用效率，且成本相對(duì)較低，但屬于中等監(jiān)控水平，且增加監(jiān)控對(duì)象后，會(huì)出現(xiàn)明顯的主機(jī)冗雜現(xiàn)象，對(duì)主機(jī)運(yùn)行效率產(chǎn)生不良影響。因此，連接方式可選擇采取硬接線(xiàn)電纜、信號(hào)輸入與輸出的方式進(jìn)行，在主機(jī)連接中常見(jiàn)光纖與采集柜連接的方式，加強(qiáng)了成本控制，系統(tǒng)還可發(fā)揮自我校正功能。

其次是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控，此模式集合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通訊技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)控制中應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的全方位監(jiān)控，并創(chuàng)新發(fā)展集散控制系統(tǒng)。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)組成

4.2.1 站控層

站控層也被稱(chēng)為主要控制層，可實(shí)時(shí)監(jiān)管站內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備，并分析處理其中相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而生成數(shù)據(jù)報(bào)表。站控層上，會(huì)設(shè)置相應(yīng)工程師，方便日常運(yùn)行與維護(hù)，并記錄和解決故障。同時(shí)，該層上操作方式較多，比如靈活性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸率高的雙以太網(wǎng)和開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4.2.2 通訊層

該層采用新型的通訊技術(shù)管理設(shè)備數(shù)據(jù)，同時(shí)傳輸、優(yōu)化數(shù)據(jù)，因此，其與站控層采用了以太網(wǎng)連接?；鹆Πl(fā)電廠應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電力運(yùn)行情況通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總控技術(shù)來(lái)保護(hù)，并可聯(lián)系通訊管理系統(tǒng)，第三方設(shè)備也可采取相應(yīng)轉(zhuǎn)化方式，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2.3 間隔層

該層是多項(xiàng)智能設(shè)備連接組合而成的，在應(yīng)用這些智能設(shè)備和裝置過(guò)程中，需要電力系統(tǒng)持續(xù)性維護(hù)，之后采集、分析與處理相關(guān)信息。間隔層具備強(qiáng)大的通訊功能，可以高效完成數(shù)據(jù)與信息間交換。

4.3 自動(dòng)化具體應(yīng)用

4.3.1 常規(guī)控制

在火力發(fā)電廠運(yùn)行中，在常規(guī)控制中自動(dòng)化也可發(fā)揮較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，主要是對(duì)于發(fā)電機(jī)組、鍋爐和汽機(jī)等電力設(shè)備的集中控制，可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的有效協(xié)調(diào)。同時(shí)，也可就地控制電力系統(tǒng)中的次要設(shè)備，將其余重點(diǎn)設(shè)備和裝置進(jìn)行有效連接。

4.3.2 設(shè)備保護(hù)

電廠運(yùn)行中使用的電力設(shè)備較多，這些設(shè)備關(guān)系著電廠電能生產(chǎn)的順利進(jìn)行，如果設(shè)備存在損壞和故障，則會(huì)影響到電能的穩(wěn)定生產(chǎn)。在此情況下，當(dāng)今電廠運(yùn)行中需做好相關(guān)設(shè)備的保護(hù)工作。應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)，有效結(jié)合計(jì)算機(jī)與電力設(shè)備，使其實(shí)現(xiàn)一體化與自動(dòng)化，不僅可以降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，還可有效保護(hù)設(shè)備。設(shè)備保護(hù)功能主要體現(xiàn)在以下方面，第一，聯(lián)鎖保護(hù)。電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障而無(wú)法正常運(yùn)行，會(huì)將自動(dòng)化聯(lián)鎖保護(hù)功能觸發(fā)動(dòng)作，將閘門(mén)及時(shí)切斷，比如故障不斷擴(kuò)大，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的損害。第二，裝置保護(hù)。電力設(shè)備中電氣自動(dòng)化技術(shù)會(huì)設(shè)置安全帽和保安器等裝置，以對(duì)設(shè)備中重點(diǎn)裝置進(jìn)行保護(hù)，避免外界因素影響下?lián)p害其性能。第三，斷電保護(hù)。應(yīng)用斷電保護(hù)可以對(duì)設(shè)備在相關(guān)參量限制的情況下表判斷運(yùn)行情況，與設(shè)備保護(hù)回路結(jié)合發(fā)揮作用。第四，防雷保護(hù)。在防雷保護(hù)功能發(fā)揮下，可以增強(qiáng)設(shè)備抗雷擊性能。

4.3.3 工程通信控制

信息有效溝通需采取通信技術(shù)，火力發(fā)電廠運(yùn)行中需積極完善其通信措施，提升電氣自動(dòng)化水平可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠通信工作的控制、提高通信效率和后臺(tái)效率。同時(shí)需設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在邏輯控制和監(jiān)管效率方面，使電氣自動(dòng)化更好地表現(xiàn)。

4.3.4 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)控制

當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中要求電廠更好地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)需構(gòu)建好網(wǎng)絡(luò)，有效提高內(nèi)部管理水平，并收集自動(dòng)化設(shè)備信息、監(jiān)督其運(yùn)行。在此過(guò)程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)需積極創(chuàng)新優(yōu)化，在有效監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的過(guò)程中，可以向電廠管理層傳遞相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集成化服務(wù)控制目標(biāo)。

4.3.5 一體化單元爐在當(dāng)前電氣自動(dòng)化發(fā)展中，實(shí)現(xiàn)了單元爐機(jī)組的一體化控制，新的控制方式可以將爐、電等單元的運(yùn)行信息與參數(shù)進(jìn)行匯總、分析，在機(jī)組潛能充分發(fā)揮下，縮小了控制室體系，監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)化基礎(chǔ)上，機(jī)組投入成本得以降低，可更好地采集電廠信息，在電網(wǎng)統(tǒng)一管理下，工作效率和水平大大提升。

5.火力發(fā)電廠電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用創(chuàng)新策略

5.1 應(yīng)用智能化技術(shù)

提升技術(shù)創(chuàng)新能力與創(chuàng)新意識(shí)，需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員更深入了解生產(chǎn)過(guò)程，避免認(rèn)知不足的問(wèn)題。在火力發(fā)電廠電氣工程自動(dòng)化中，智能化技術(shù)應(yīng)用最多，主要是在火力發(fā)電設(shè)備間隔層和測(cè)控裝置中應(yīng)用。在科技發(fā)展條件下，進(jìn)一步完善單個(gè)系統(tǒng)的控制單元，各系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)綜合網(wǎng)絡(luò)智能化，可以一體化測(cè)量、分析和控制，同時(shí)可以記錄監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息和防止發(fā)電錯(cuò)誤操作。站控層電氣自動(dòng)化全面實(shí)現(xiàn)，有效采集主站數(shù)據(jù)、分析歷史數(shù)據(jù)，全方位監(jiān)測(cè)所有設(shè)備近期運(yùn)行狀態(tài)。

5.2 通用型網(wǎng)絡(luò)控制

在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，火力發(fā)電廠需構(gòu)建屬于自己的網(wǎng)絡(luò)來(lái)穩(wěn)定發(fā)展，收集電氣自動(dòng)化設(shè)備信息。此外，需優(yōu)化創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠高效傳遞信息到管理層，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠集成化、一體化和自動(dòng)化的服務(wù)結(jié)構(gòu)體系，推動(dòng)發(fā)電廠更好地發(fā)展。

5.3 強(qiáng)化自動(dòng)化應(yīng)用監(jiān)控力度

考慮到火力發(fā)電工作特殊性，不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)設(shè)備中，需重視其存在隱患和風(fēng)險(xiǎn)因素。設(shè)計(jì)好相關(guān)方案，在自動(dòng)化技術(shù)檢測(cè)下可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決危險(xiǎn)因素，如果檢測(cè)技術(shù)不足，需要工作人員配合，應(yīng)用其他領(lǐng)域生產(chǎn)檢測(cè)技術(shù)，或者研究針對(duì)火力發(fā)電的電氣自動(dòng)化特殊技術(shù)解決檢測(cè)問(wèn)題。要保證檢測(cè)技術(shù)的敏感性與穩(wěn)定性。完成檢測(cè)工作后，將存在問(wèn)題經(jīng)自動(dòng)化設(shè)備工作系統(tǒng)控制和人工等方式進(jìn)行確認(rèn)、研究和處理。對(duì)于危險(xiǎn)程度較小的問(wèn)題，可以使用自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)控制。而綜合性危險(xiǎn)問(wèn)題，需由對(duì)應(yīng)的制動(dòng)控制來(lái)解決。

5.4 創(chuàng)新保護(hù)手段

一般火力發(fā)電廠以往采用的都是相互連接的系統(tǒng)和控制方法，其工作原理是只能在鎖定時(shí)觸發(fā)報(bào)警功能，超過(guò)時(shí)間限制才報(bào)警，這類(lèi)保護(hù)和控制裝置發(fā)揮著有限作用，且對(duì)當(dāng)時(shí)的具體情況難以有效處理，也無(wú)法提供科學(xué)解決方案，不利于保障火電廠正常生產(chǎn)運(yùn)行。在電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用下，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性要求，在火力發(fā)電過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的安全與控制，電氣自動(dòng)化故障檢測(cè)與診斷技術(shù)操作可及時(shí)有效控制系統(tǒng)誤差，保證火電廠具備良好電氣性能，并綜合控制機(jī)器、爐子和電源，通過(guò)控制終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，將其與各電氣設(shè)備控制線(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)方式連接，從而獲取設(shè)備電量、功率和電壓等電氣數(shù)據(jù)，并且反饋及時(shí)，便于負(fù)責(zé)人分析處理。

6.結(jié)語(yǔ)

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展可推動(dòng)火力發(fā)電廠技術(shù)升級(jí)，并實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。創(chuàng)新、完善電氣工程自動(dòng)化技術(shù)可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、深入挖掘企業(yè)潛力，對(duì)企業(yè)發(fā)展有著積極意義。