浅析火电厂自动化控制系统应用

房健

摘要：近年来，我国社会经济发展非常迅猛，促进了火力发电厂进一步完善。文章对火力发电厂中电气自动化系统形式进行了深入探究，并且分析其存在的不足，提出在提升火力发电厂中自动化水平与节约人力资源以及提升工作效率的相关要求下，应不断对自动化技术进行更新与完善。

关键词：火力发电厂；自动化技术；DCS系统

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）27-0055-02

火力发电厂的生产需要许多比较复杂的综合过程，而电力系统在生活与生产中具备的作用是无可替代的，并且直接影响着社会经济的快速发展。目前，科学技术的快速发展，使火力发电厂中发电机器与设备操作逐渐高科技化，而控制系统的不断完善，使人工操作模式存在的缺陷在先进科学系统中体现得非常明显，无法对庞杂的电力调度工作进行优化。所以相关研究人员就建立了自动化控制系统，本文通过结合大量文献与实践经验，同时在阐述火力发电厂控制系统的前提下，对电厂中自动化系统的运用进行了深入研究，并且重点介绍了DCS控制系统在火力发电厂中的运用。

1 火力发电厂自动化控制系统的研究与分析

电力建设在电力体制改革与电力市场化的要求下在不断推进，这样就需要新电厂与旧电厂广泛引进现代化自动化技术与产品。在现代化市场经济体制下，火力发电厂自动化水平一定要总体提升，才可以使电厂的信息化与数字化步入新的台阶。

1.1 火力发电厂已有自动化控制系统的分析

在20世纪末期。火力发电厂的电气控制系统大部分是I/O形式的信息输入机组DCS系统，该实现模式主要是由DCS建立单独的电气控制器，并且运用I/O模件的相关硬链接模式。另外在已有的ECS系统中，其中电气具备的特殊控制功能和DCS没有任何关联，主要是由独立的电气自动设备完成的。这种控制系统具有的优势就是模式成熟与现场反应快以及观察直接和控制性强等，可是随着计算机通信技术的逐渐成熟，使接入量不断增多，从而导致设备条件严重受到限制，无法实现综合自动化，同时在一定程度上影响着火力发电厂相关工作的开展。因此一定要对自动化系统进行改进。另外一种模式就是火力发电厂中现场总线技术，其根据火力发电厂的工艺环节组成控制网络，同时保留主要硬接线的DAS模式的电气控制系统。而在DAS中，可以利用现场总线完成电气线管信息的采集与控制。除此之外，ECS能够运用通信网关把电气相关信息供给火力发电厂中其他子系统，包含SIS与输煤等诸多辅助车间系统。该电气控制系统已经在变电站与水电站以及各个大型火力发电厂中自动化系统与控制层中获得了比较好的效果，并且被广泛运用与推广，可是在现场间隔层中通信网络会造成节点有限与传输效率低下以及网络拓扑结构非常不合理，同时局限性也经常在管理故障中呈现出来。

1.2 以太网技术在电子自动化控制系统中的运用

因为微电子技术的快速发展，使电气综合保护与测控设备的功能更为完善，能够实现基于交流收集信息的保护与滤波以及测量和通信等诸多功能，并且这一系列测控功能的完成主要依靠工业以太网技术的快速发展。其中工业以太网技术具备很多优点，比如说成本比较低与容量比较大以及传输速度高等，这一系列优点正好弥补了以往控制系统中存在的缺陷，因此，在火力发电厂中运用以太网技术将是未来的发展趋势。火力发电厂一般是把通信方法输入到DCS系统中从而完成系统自动控制，而在现场间隔层与占空层中设置工业以太网，运用双光纤模式的以太网通讯，在一定程度上提升了控制系统的传输效率。另外厂级DCS系统和其他相关系统的通讯通常是利用站控层中的通信子站进行的，其过程包含了违约协议与DCS通信等。大部分火力发电站已经成功运用了以太网技术完成了自动化，并且经过长时期的发展使以太网电气自动控制技术越来越成熟。此种控制模式主要结合了传感与采集以及执行作为一个整体的深层次控制方法。该种配置结构不但减小了投资成本，还归顺了DCS与ECS之间的关系，进而推动了这两个系统的逐渐融合，完成系统的自动化。

2 火力发电厂自动化控制系统的运用

火力发电厂中自动化控制系统不但要进行改革与创新，还要运用现代化科学技术。大部分火力发电厂中自动化控制系统进行实践操作时越来越注重机炉电的一体化，而自动化控制系统还是完成火电机组安全与高效运行的主要措施。另外，科学技术不断发展，使自动控制层面可以获得智能控制与MATLAB仿真以及高压变频技器等诸多新型技术的支持；大部分自动检测设施，例如光纤传感器与火焰图像检测器以及软技术测量等多项技术的诞生，实现了机械代替人工与设备安全运行的目标。

2.1 自动控制技术与设施在自动化控制系统中的利用

火力发电厂中热量控制目标数学模型具备的复杂性与难以测量性，推动了研究学者向智能控制方向发展。现阶段，我国火力发电厂中自动控制系统运用领域中，通常以模糊控制与专家系统为主。火力发电厂对于安全性的要求非常高，不相关的工作人员是不可以接触的，而控制系统相关分析与研究人员以及自动化生产工作人员在技能培训过程中常常不可以进行实地操作，仅仅可以实行仿真训练，这样就造成安装与维修以及投资成本超标。但是，MATLAB软件的利用提升了大中型火力发电厂机组热工的自动控制系统实行调试的速度，推动火力发电厂中自动化系统的控制优化。

2.2 自动检测技术与设备在自动化控制系统中的利用

光纤传感器主要包含半导体光纤式温度计，此种仪器通常运用于超高变压器中对热点温度进行测量方面，由于变压器线圈中最热点绝缘常常因为过热造成老化，不严重时会使变压器损坏，严重时就有可能发生重大事故。而现代化新型技术的运用可以在一定程度上充分运用变压器，提升经济效益，使其可以处在最佳运行状态，同时为系统中其他相关设备顺利工作提供了可能，这也是自动化重要的步骤之一。

3 结语

现阶段，DCS系统正在向技术深度与广度发展。从广度方面来看，在向大系统与管理控制一体化方向发展，并且从单一过程与单一对象的传统局部控制向整个工厂与单位发展，甚至可以对社会经济和国土利用以及生态平衡与环境保护等诸多大规模且复杂的系统实行综合控制。另外，在深度方面来看，DCS正在向智能化方面快速发展，同时不断地引进自适应与自学习等相关控制方法，比如说模拟生物视觉与听觉以及触觉，可以自动地对图像与文字以及语言进行识别，进一步依照感知信息实行推理。综上所述，火力发电厂中运用自动化控制系统，不仅可以节约能源，还可以提升火力发电厂的运行效率，为我国提供高质量电能源。

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