火力发电厂电气二次系统的现状及发展分析

邓安付

摘要：随着社会的发展与进步，人们的用电要求越来越高，火力发电厂的技术要求也越来越高，技术高度变得越来越密集。自改革开放以后，我国的火力发电厂的电气控制系统实现了从简单分散控制系统到微机控制全过程的过渡，而工业以及生活用电的要求，也逐渐将竞争机制作为电力行业发展的主要手段。文章对火力发电厂电气二次系统的发展现状进行分析，并观察研究火力发电厂中的控制、测量以及信号系统、电动控制、直流操作电源系统的发展趋势。

关键词：火力发电厂；电气二次系统；用电需求；单元机组；电动机控制；电力行业

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0132-03

由于我国地大物博、人口众多，人们生活以及工厂使用的能源资源也比较多，因此火力发电厂面临的压力也越来越大，由此高密集型的技术要求成为火力发电厂的发展方向。在50年的发展过程中，我国的火力发电厂经历了从简单分散控制系统到微机控制系统的重要改革。电气二次系统是由安全自动控制、调度自动化、系统通讯、DCS自动控制系统、继电保护等部分组成，其对于火力发电厂的电力系统具有十分重要的作用与意义，因此在现阶段，只有了解我国火力发电厂二次系统的现状，找准发展方向，才能够促进火力发电厂的发展，满足工业和人民生活的用电需求。

1 火力发电厂二次系统的发展现状

随着社会的发展与进步，我国的火力发电厂对技术的要求越来越高，然而其中电气控制系统中存在的问题却阻碍了火力发电厂的发展与进步，因此必须予以解决。

1.1 单元机组中各机件控制水平不协调

在单元机组中，发电机/变压器组、锅炉、气机等控制水平存在着矛盾性以及不协调性等特点，大多数电厂在值班问题上没有实现统一性，二次系统的运行人员过多，不利于自动化水平的实现，阻碍了其发展。

1.2 技术水平落后

由于控制室占地面积过大，而且网络控制室与单元机组控制室的分离，使其技术操作受到很大程度的限制，增加了系统运行中的电缆用量，增加了工程负担量。

1.3 自动化水平落后

自2000年起，我国示范电厂便提出了电气自动化的设计目标以及原则，然而在实际运行过程中，还是与国际先进技术存在着一定的差距。

在社会的发展过程中，只有对单元机组控制中心进行进一步的技术要求，使其缩小控制室的面积，使控制中心实现自动化以及智能化，才能够实现锅炉、机电等统一性的值班条件。

针对我国火力发电厂的现状而言，解决其功能分散以及物理分散也是其中的一个目标，因此只有提高整个火力发电厂的综合自动化水平，才能够使全厂逐步实现信息系统网络化以及监控的网络化。

由于二次系统是电力系统中的重要组成部分，因此需要提高其相关技术水平，保证一次系统与人的联系监视、控制水平提高，保证系统性能的安全性，争取满足我国火力发电厂电力系统的需求，提高其经济性能。

2 火力发电厂中的控制、测量以及信号

系统

2.1 按照控制地点划分的火力发电厂的控制方式

主控制室以及单元控制室均为按照控制地点划分的火力发电厂的控制方式。单元控制室有两种类型，分别为独立单元控制室和网络控制室（包含网络控制的单元控制室）。一般情况下来说，火力发电厂的控制方式选择由单机容量决定，当单机容量≤100MV时，主控制室为火力发电厂的控制方式，当单机容量>200MV时，单元控制室为火力发电厂的控制方式。

目前在我国西部电网的建设中，已有部分地区的电厂采用单机一控制室或者两机一控制室的方案。采用这种方案对于火力发电厂的发展来说既有优点又有缺点。

单机一控制室的优点：采用这种方案能够保证控制室的宽敞性，有利于机器的无干扰运行，有利于迅速排除机械故障，具有安装—运行—操作—监视—测量—调试—保护单元一体性的特点。然而其也具有管理分散、运行过程中联系困难、人员冗杂等缺点。

两机一控制室的优点：两机一控制室弥补了单机一控制室的不足，解决了两地控制问题，便于接线，提高了操作速度，解决了火力发电厂运行人员过多的问题。然而由于两台机器存在干扰性，因此在操作—运行的过程中不利于单机运行。

依据我国目前的发展现状而言，两机一控制室为最优应用方案，其中含网络控制的单元控制室的存在减少了火力发电厂的占地面积，提高了工作人员的工作效率，有利于经济的发展与进步。

2.2 火力发电厂的三种控制方式

微机控制方式、弱电选线控制方式以及强电一对一控制方式为火力发电厂的三种控制方式。在操作的过程中，操作的可靠性成为火力发电厂发展的重要特性。由于强电参数存在于大部分断路器的操作机构中，如果通过强弱电转换环节进行弱电的转换则提高了操作的难度以及不利于保证操作过程中的可靠性，因此，在大中型的火力发电厂中，强电控制方式是其主要控制方式。随着社会的发展与进步，微机控制方式因其具有技术性以及一体化、自动化操作性等特点，逐渐为火力发电厂所应用，符合时代的要求以及技术发展需求。

在我国西部电网的应用过程中，部分电厂应用了强电一对一控制方式以及微机控制方式，其方案设计遵照我国火力发电厂的标准进行规划设计。

2.3 信号和测量系统

整个火力发电厂的核心为中心信号系统，传统的中央信号能够实现手动以及自动的重复复归，其主要由光字牌以及冲击继电器组成。随着时代的发展与进步，传统中央信号系统的缺点逐渐显露出来，例如没有复杂的报警信号，以致对报警信号的种类无法分辨、记忆性差、可靠性低、消耗功率大，由于其发热问题严重，容易造成不必要的机器故障。因此，微机型闪光报警器解决了传统中央信号系统的不足，不仅拥有了较高的技术含量，也提高了技术操作的速率，使其外形大方美观，具有多功能性，有利于我国火力发电厂的发展与

进步。

目前我国大部分火力发电厂皆采用了微机监控方式，优化了中心信号系统，提高了其功能和性能。

3 火力发电厂的电动机控制

火力发电厂不仅存在锅炉电机以及汽机，也拥有很多辅助系统，其中除灰系统、水工系统、输煤系统以及化学水系统均为辅助系统中较为集中的

系统。

自我国西部电网中像丰镇电厂6×200MV机组、达拉特电厂的1，2号机组采用强电集中控制方式以来，其继电器组成的逻辑回路不利于电动机的连锁回路，大大降低了其运行的可靠性，因此采用微机控制系统，简化了系统的接线，取得了显著的技术进步。

程序控制、手动控制以及集中控制为输煤系统控制的三种控制方式，在我国西部大中型火力发电厂中，大多采用的是集中控制的方式。根据发展现状来看，就地控制的方式耗费大量的人力物力，降低了劳动的强度以及系统性，疏散了各岗位之间的联系，不利于设备的安全运行，而集中控制的方式也因其自动化水平较低逐渐为输煤系统自动化所

取代。

随着科技的发展与进步，输煤程序的控制技术也越来越成熟，为火电厂的发展提供了大量的借鉴经验，同时也提高了化学水系统以及除灰系统的更新换代速度，实现了全厂自动化的技术要求。

4 火力发电厂直流操作电源系统

火力发电厂直流操作系统能够在控制、测量以及信号系统运行的过程中保证直流操作电源的可靠性与安全性。一般情况下，复式整流系统、电容储能式直流系统以及蓄电池直流系统为提供直流电源的三种系统，目前应用最多的为蓄电池直流系统。

碱性镉镍电池、固定型防腐隔爆式蓄电池、阀控制铅酸蓄电池是蓄电池直流系统的三种类型。在这三种蓄电池中，碱性镉镍蓄电池最易安装且具有无污染、可靠性等特征，然而由于其工艺水平存在缺陷，因此在我国的大中型火力发电厂中应用极少。阀控式铅酸蓄电池是近年来应用最为广泛的一种蓄电池直流系统，由于其具有密封性，因此对环境不造成威胁，再加上其对于设备没有腐蚀性，因此防酸问题便得到了解决。这种电池具有优良的性能，然而由于发展较晚，因此在近几年中才得以

应用。

高频开关电源、硅整流充电装置以及微机型充电装置为铅酸蓄电池的三种充电设备，硅整流充电装置以及微机型充电装置的区别在于控制器的选择，其均属于相控电源，而高频开关电源则属于开关电源，这种电源具有高科技要求，是现代科技发展的产物，因此在应用过程中具有显著性优势。首先其具有较高的可靠性；其次因其体积小、重量轻，因而方便维护；再次由于其具有较高的功率因数，因此效率高；最后由于其稳压精度高，因此对于保护设备以及控制设备的运行具有显著的安全性与可靠性。

因此在我国呼和浩特地区的部分电厂中，便选用了高频开关电源作为其充电装置，提高了火力发电厂的发电效率。

5 结语

在我国的火力发电厂的发展过程中，自动装置已成为符合其技术发展的形势使然，在现行设计的工程中，微机型逐渐为发电机自动调整励磁装置以及自动重合闸装置所采用。在不久的将来，锅炉系统工况的稳定以及火力发电厂用电的切换时间也会得到技术上的提高。本文通过对火力发电厂电气二次系统的发展现状进行分析，并观察研究火力发电厂中的控制、测量以及信号系统、电动控制、直流操作电源系统的应用，获取了新的思路，有利于其顺应社会发展的趋势。

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（责任编辑：文 森）