電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用

徐凡軍

摘 要：電氣自動化技術是科技發展的產物，在工業制造、建筑等行業都得到應用，該項技術逐漸滲透到火電廠中，有效提升火電廠工作效率，電網運行穩定性大幅提升。本文圍繞電氣自動化技術展開討論，總結其在火力發電中的創新，結合電氣自動化技術功能，構建火力發電自動化系統，實現對火力發電的全程監管，目前電氣自動化技術還在不斷完善中。

關鍵詞：電氣自動化;系統構建;創新應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.099

0 引言

火力發電的主要原料是煤炭，目前火力發電已經實現電氣自動化控制，在自動化技術的支持下，電氣系統功能更加健全，系統穩定性有所提升。人類對電能的需求量很大，傳統的火電廠每年發電會浪費大量原材料，系統故障、管理不當等原因導致材料損耗大，電氣自動化技術的出現有效解決此問題，資源利用率提升，火電廠輸出電量增加，但原料消耗保持不變，可見此項技術在火力發電中的重要作用。

1 火力發電中電氣自動化技術的創新

1.1 電氣全通信控制

現階段我國火電廠已經實現自動化管理，但電氣自動化系統運行中還存在缺陷，通信可靠性受到限制，集散控制系統功能缺失，全通信控制無法實現。為解決上述問題，需對熱工工藝連鎖缺陷進行創新。在原有系統基礎上，熱加工過程由計算機進行控制，借助相關軟件完成工藝編程，在計算機軟件中對加工工藝進行模擬，對工藝瑕疵加以改善，實際加工也需集散控制系統參與實時監控，實現對加工的全過程控制。自動化技術的融入，改變局部通信控制缺陷，提升火電廠發電效益。

1.2 單元爐機組被統一

單元爐機組是目前火電廠的重點創新對象，將機組運行進行統一，從而降低發電成本。將單元爐機組逐步融入到機電一體化監控系統中，實現對火力發電的全方位監控。機、爐、電單元監控數據實時傳輸到電廠DSC系統中，實現對發電機組的實時監控。在全面監控下，火電機組控制能力增強，在保證其正常運行的基礎上，對監控系統進行簡化，適當將控制室縮小，控制成本隨之降低。將單元爐機組進行統一，管理系統搜集信息更加方便，實現火力發電的統一管理，發電廠工作效率提升，管理工作井然有序。

1.3 構建通用化網絡結構

自動化系統能否正常運行，與網絡結構構建關系密切。構建通用網絡首先要對通信產品質量進行審查，結合發電廠實際選擇最合適產品。其次是按照網絡設計結構，將通信產品安裝到系統相應位置，安裝作業必須全程監控，防止系統線路誤接、漏裝設備等現象。最后對網絡結構試運行，將監控、管理等系統設計參數輸入進去，在此網絡結構下自動化系統進行模擬運行，根據系統運行故障對結構稍加調整，從而實現系統的順暢運行。

1.4 創新保護方式

將自動化技術融入報警系統，電氣系統自動化運行時，報警系統也在運行。報警系統會對運行故障進行自動檢測和診斷，給出最佳解決方案，同時對電氣系統進監測，分析運行中存在的隱藏風險，在系統定期維護時拔除隱藏風險，保證電氣系統順利運行[1]。隨著電氣技術的不斷創新，火力發電效率更高，系統管理更加智能化。

2 構建火力發電的電氣自動化系統

2.1 監控系統設計

火力發電原料是煤炭，發電過程用到過發電機、水泵等多種設備，如圖1所示是火電廠發電過程示意圖，從中可看到發電過程是比較復雜的，因此需要監控系統必不可少。

監控系統包括以下組成部分：（1）發電機、變壓器運行情況監控模塊。（2）勵磁系統運轉情況監控。（3）對用電系統進行監控，防止漏電、觸電事故。（4）電源切換系統監控，保證啟動電源和備用電源自如切換。（5）報警系統監控，保證系統運行正常。（6）直流、UPS系統進行監控。（7）水循環、加熱等系統的監控，確保系統運行正常。

2.2 系統設計功能分析

在上述監控系統的構思基礎上，將保護、通信等功能全部集中到電氣自動化系統中，系統功能更加豐富，新系統應該具備以下功能：監控系統功能完善，可同時對高低壓系統、勵磁系統等進行狀態監測，讓系統處于最佳運行狀態;信息系統全面，對電能輸送量、設備故障等信息記錄整理，并收錄歷史數據，為系統后期維護提供資料;系統具有對時功能，信息傳輸時間被準確記錄;組建DCS系統，結合通信接口，實現信息調度，不同區域電廠可進行數據共享。此外，電氣自動化系統具有自我檢測功能，可及時發現系統故障，降低發電中的事故發生率。

自動化系統將電氣、熱控技術自然融合起來，符合火電廠人員的管理習慣，系統自動化程度提升，管理工作方便快捷。

2.3 電氣自動化系統設計

系統由三部分組成，包括DCS層、網絡層和間隔層。操作員站是DSC系統的主要組成部分，這些系統都可以放在主控室，DSC、調度等還包括工程師站和通信站，網絡層為光纖自愈網，間隔層包含設備較多，如勵磁系統、發電機組等。系統采用分層設計形式，每個單元相互獨立又存在一定聯系，結構清晰且操作簡單。單個模塊自動完成間隔保護、測控等功能，各獨立單元共同組成間隔層，通過總線技術將其直接連接到互聯網，最終信息進入主站系統。IEC 60870-5-103、IEC60870-5-104是系統設計過程中遵循的傳輸規約，有效保證系統可靠性[2]。電廠使用的智能設備，通過RS232、RS485等類型接口直接與系統相連，接口數據不斷轉換傳輸，將設備信息傳輸到主站系統中。

3 設計系統的功能優勢

高低壓設備、發電機組等運轉過程處于系統自動化監測下，火力發電過程安全性提升，工作人數減少，系統可自動整理、存儲數據，確保發電過程順利進行。經過改良設計，本次設計的電氣自動化系統功能齊全，其功能包括：

（1）對數據實時采集和整理，間隔層設備是數據采集的基礎，設備元件脈沖量、開關量等參數通過光纖網絡達到系統主站，被系統分析處理后存儲到數據庫中，管理員可自由設置報表，如日報、月報等。（2）顯示監控畫面，各系統接線、運行情況被收錄到系統中，管理者可直接調用相關數據，數據在計算機中通過圖像顯示出來，系統還能自動分析電壓、負荷變化曲線。（3）控制閉鎖、打印等功能，若系統運行出現故障，隔離開關、電閘等會接收到故障信號自動關閉，提醒工作人員盡快維修。在計算機中顯示的圖像、報表等數據，聯網后能打印出來。（4）故障診斷、定值管理。將系統正常運行波段錄入計算機，監控時作為參照波段，若系統運行波段變化，表示設備出現故障。在監控系統中設置運行定值，當系統運行超過此定值，報警裝置響起，系統強制關閉，維修完成后再次啟動系統即可。（5）電氣試驗特性，在此特性影響下，監控系統對火力發電運行狀況更加敏感，數據分析更加準確。此外，系統中有專門裝置負責開關、功能等切換，不會降低火力發電速度。

電氣自動化技術為火電廠帶來的好處是巨大的，在電氣系統的有序監管下，年發電量增加，發電過程更加安全。目前此技術還在不斷改進，斷路器是首要改造目標，改造以延長斷路器壽命為主，盡量采用性能較好元件，輔助點接線改造成雙輔助點觸點，提升信息傳輸精度。其次是對高壓開關柜進行改造，控制好開關柜間距，提高開關柜絕緣水平。

4 結束語

信息技術的不斷發展，讓電力行業工作者逐漸擺脫人工作業狀態，大量自動化設備被引入到火力發電廠中。以電氣自動化技術為基礎，研究出相應的自動化系統，對火力發電過程進行監控和管理，在有序管理下，煤炭利用率提升，發電過程很少出現事故，發電廠經濟效益顯著提升。電氣自動化技術是實現電力自動管理的核心，此技術的新功能還在開發階段。

參考文獻：

[1]張劍冰，張曉云.火力發電廠電氣控制系統的設計與實現[J]. 產業與科技論壇，2016（21）：79-80.

[2]國平.火力發電廠中電氣自動化技術的創新與應用分析[J].中國科技縱橫，2016（06）：168.