論電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng )新與應用的論文
摘 要：隨著(zhù)電氣自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展和在火力發(fā)電中的應用，其運用電氣自動(dòng)化技術(shù)在最大限度地挖掘機組潛力，實(shí)現火力發(fā)電廠(chǎng)機、爐、電的一體化運行監控，加強火電發(fā)電運行和管理，提高工作效率和自動(dòng)化水平，降低成本造價(jià)以及提高火力發(fā)電廠(chǎng)的競爭能力等方面取得了顯著(zhù)的成果。
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù)；火力發(fā)電；創(chuàng )新；應用
引言：火力發(fā)電中的電氣自動(dòng)化系統，是發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域近幾年來(lái)新型的熱點(diǎn)與焦點(diǎn)，其側重于對火力發(fā)電廠(chǎng)電氣系統的自動(dòng)化監控，實(shí)現對發(fā)電廠(chǎng)內部用電中低壓電氣系統的保護、控制和分析等。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在火力發(fā)電系統中得到了廣泛的應用，其利用自身特有的信息化和網(wǎng)絡(luò )化系統優(yōu)勢，不僅促進(jìn)了發(fā)電廠(chǎng)電氣信息的廣泛應用，也提高了發(fā)電廠(chǎng)的自動(dòng)化運行水平，增強了電氣控制的安全性和可靠性。
一、電氣自動(dòng)化系統在火力發(fā)電中運用的現狀
1、火電廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統的組成
火電廠(chǎng)自動(dòng)化控制系統包括有發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化和機爐熱工自動(dòng)化兩大系統。但是由于火電廠(chǎng)過(guò)程控制的復雜性，機爐熱工自動(dòng)化系統內就含有多個(gè)復雜控制的子系統，每一個(gè)子系統都是相對獨立的DCS／FCS系統。例如單元機組協(xié)調控制系統、爐膛安全監控系統、數字電液控制系統、汽輪機監測儀表系統等；而發(fā)電廠(chǎng)電氣自動(dòng)化系統包括有發(fā)電廠(chǎng)電氣監控系統和發(fā)電廠(chǎng)網(wǎng)控自動(dòng)化系統(NCS)，這兩個(gè)子系統也是相對獨立的DCS／FCS系統。發(fā)電廠(chǎng)電氣監控系統包括發(fā)電機組監控系統(一臺發(fā)電機組配一套監控系統)和公共部分系統。每套發(fā)電機組監控子系統相應配置有發(fā)變組保護、濾波、同期、勵磁、直流、UPS等保護測控裝置。公共部分有高壓和低壓廠(chǎng)用電保護測控裝置及廠(chǎng)用電快切換裝置等。另外，ECS和機爐DCS監控系統分別通過(guò)網(wǎng)關(guān)與SIS廠(chǎng)控級相連。
2、傳統DCS技術(shù)應用于廠(chǎng)用電氣自動(dòng)化系統時(shí)存在的問(wèn)題
(1)因為ECS納入DCS后，控制系統的輸出點(diǎn)與AC220V、AC380V電壓串入DCS系統中，就會(huì )可能燒壞大批弱電設備。因此需要設計人員在設計中充分考慮到強、弱電的隔離問(wèn)題。同樣的，在施工過(guò)程中，施工人員也要注意這個(gè)問(wèn)題，避免燒壞設備。
(2)DCS控制軟件在用戶(hù)權限、權限分級可以做得很細致、到位，但是在操作監護上缺乏足夠的認識，需要在設計聯(lián)絡(luò )會(huì )上明確提出：要求DCS廠(chǎng)家必須具備ECS操作時(shí)所必須的由監護人員確認的程序。
(3)目前主流DCS控制程序的掃描周期在100—200ms左右，達不到電氣保護動(dòng)作、高壓廠(chǎng)用電快切、通氣和勵磁調節的要求，所以ECS納入DCS控制后，必須保留繼電保護裝置、高壓廠(chǎng)用電快切裝置、勵磁調節裝置和自動(dòng)同期裝置等，確保這些功能的準確性、可靠性和靈敏性。
(4)由于DCS設備安裝、調試等工作在工期上一般要晚于用電送電，所以ECS納入DCS控制后，在廠(chǎng)用電設備安裝調試的同時(shí)開(kāi)展了DCS中的ECS部分的安裝調試，使其投運在廠(chǎng)用受電前，另外，還需要注意DCS的機柜室、操作室的土建工程也必須同步或提前完成。
二、創(chuàng )新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的系統配置
電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的系統配置主要可以分為以下三種形式：集中監控方式、遠程智能方式和現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(FCS)方式。
1)集中監控方式
集中方式。是將電氣的各饋線(xiàn)在現場(chǎng)設置現場(chǎng)設備接口，通過(guò)硬接線(xiàn)電纜與集控室通道相連，經(jīng)處理后進(jìn)人DCS組態(tài)，實(shí)現DCS對全廠(chǎng)電氣沒(méi)備的監控。這種監控方式優(yōu)點(diǎn)是速度對應快、運行維護好、監控站的防護等級低，從而使DCS的造價(jià)下降，但由于電氣設備全部進(jìn)入DCS監控，隨著(zhù)監控對象的大量增加使DCS主機冗余的下降，電纜數量巨大，控制樓面積大，長(cháng)距離電纜引進(jìn)的干擾可能影響DCS的可靠性。
2)遠程智能方式
遠程智能方式是在數據采集較集中且離控制室較遠的現場(chǎng)設立遠程采集柜(即現場(chǎng)轉換機柜)，現場(chǎng)設備信號通過(guò)硬接線(xiàn)電纜與加采集柜相連，加采集柜與控制室DCS控制器主機柜通過(guò)光纖或雙絞線(xiàn)。遠程具有節省大量電纜、節省安裝費用、節省控制樓面積、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，智能化遠程還可完成數據處理、自檢、自校正等功能。但卡件、模擬量卡件及電量變送器還是不能減少。
3)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統方式
現場(chǎng)總線(xiàn)是當今3c技術(shù)，即通信、計算機、控制技術(shù)發(fā)展的結合，是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展到控制領(lǐng)域和現場(chǎng)的體現�，F場(chǎng)總線(xiàn)廢棄了DCS的控制站及其輸人／輸出單元，從根本上改變了DCS集中與分散相結合的集散控制系統體系，通過(guò)將控制功能高度分散到現場(chǎng)設備這一途徑，實(shí)現了徹底的分散控制。
三、創(chuàng )新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應用
1)統一單元爐機組
創(chuàng )新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應用，實(shí)現由機、電控制一體化向火力發(fā)電廠(chǎng)機、爐、電一體化的單元制運行監控方式轉化。這樣，火力發(fā)電廠(chǎng)中集散控制系統可以通過(guò)機、爐、電單元制的運行方式對整個(gè)火電機組的所有運行參數和狀態(tài)信息進(jìn)行匯總和分析，最大限度地挖掘火電機組潛力，并發(fā)揮其自身特有的控制功能，最大限度地縮小控制室，實(shí)現對監控系統的簡(jiǎn)化，也就能夠最大可能地降低成本造價(jià){同時(shí)，統一單元爐機組也便于火力發(fā)電中電廠(chǎng)信息管理系統的信息采集，從而加強火電電網(wǎng)的統一運行和管理，完成中調AGC的相關(guān)指令和要求，提高電網(wǎng)的工作效率，使其保持在最經(jīng)濟和最佳的運行狀態(tài)。因此，統一單元爐機組有利于提高火電機組的監控水平和自動(dòng)化水平。
2)創(chuàng )新控制保護手段
一般來(lái)說(shuō)，在傳統的火力發(fā)電中所采用的系統控制和保護手段為報警和連鎖，僅僅只能實(shí)現超限報警以及聯(lián)鎖跳機的波動(dòng)性控制和保護。而通過(guò)創(chuàng )新電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以通過(guò)采用計算機的控制保護技術(shù)，實(shí)現對電氣自動(dòng)化系統的運營(yíng)檢測和故障診斷等，從而提前發(fā)現火電設備的系統隱患，并改變控制和保護策略，采取諸如系統冗余等一些主動(dòng)性控制和保護措施，對系統故障的范圍進(jìn)行自動(dòng)控制，防患于未然，保證電氣自動(dòng)化系統能夠繼續保持運行狀態(tài)。另外，也可以使實(shí)現電氣自動(dòng)化系統設備從預防維護的被動(dòng)和事故后維修轉化為預防維護的預知和設備維修的同時(shí)進(jìn)行。
3)實(shí)現電氣全通信控制
從目前的情況來(lái)看，火力發(fā)電廠(chǎng)的電氣自動(dòng)化系統還無(wú)法滿(mǎn)足集散控制系統通過(guò)電氣自動(dòng)化系統實(shí)現電氣全通信控制的方式，其通信速度和系統可靠性還存在著(zhù)一定的距離，電氣自動(dòng)化系統和集散控制系統之間還存留了一部分的硬接線(xiàn)。要實(shí)現電氣全通信控制模式，就必須處理好熱工工藝連鎖的問(wèn)題，提高電氣后臺系統的實(shí)際應用水平，豐富當前初級階段的基本運行監視功能，實(shí)質(zhì)性地提高電氣自動(dòng)化系統的控制邏輯、控制水平、自動(dòng)化水平和運行管理水平。
4)構建通用網(wǎng)絡(luò )結構
通用網(wǎng)絡(luò )結構的構建對于電氣自動(dòng)化系統的成功運營(yíng)有著(zhù)非常重要的作用�；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)應該創(chuàng )新電氣自動(dòng)化技術(shù)的應用，選擇能夠實(shí)現從辦公自動(dòng)化環(huán)境到控制機直至元件級的整個(gè)電氣自動(dòng)化系統范圍內的網(wǎng)絡(luò )通訊產(chǎn)品，保證電廠(chǎng)管理層實(shí)現Internet／Intranet對電廠(chǎng)現場(chǎng)控制設備的實(shí)時(shí)監督，并確保電廠(chǎng)控制設備、管理系統和計算機監督系統間的數據信息傳輸暢通無(wú)阻，實(shí)現全集成自動(dòng)化。
結束語(yǔ)：
電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中能夠發(fā)揮非常重要的作用。當前火力發(fā)電廠(chǎng)在電氣自動(dòng)化系統的應用方面也取得了較大的進(jìn)步，最大限度地挖掘了火電機組的工作潛力，實(shí)現火力發(fā)電廠(chǎng)中機、爐、電一體化的單元制運行監控模式，加強了火力發(fā)電廠(chǎng)中電網(wǎng)的統一運行和管理，提高了系統工作效率、控制水平和自動(dòng)化水平，降低了火電廠(chǎng)的成本造價(jià)，提高了火力發(fā)電廠(chǎng)的市場(chǎng)競爭能力。
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