浅探电气自动化技术在火力发电中的应用

李泽鹏

摘 要：随着电气自动化技术的快速发展和在火力发电中的应用，其运用电气自动化技术在最大限度地挖掘机组潜力，实现火力发电厂机、炉、电的一体化运行监控，加强火 电发电运行和管理，提高工作效率和自动化水平，降低成本造价以及提高火力发电厂的竞争能力等方面取得了显著的成果。电力行业在网络技术、计算机技术和信息技术的完善下不断发展，我国在主力机组的选择上也采用了参数高、容量大的火电机组，在监控、管理上，实现网络化和信息化。电气自动化技术在火力发电厂中得到了很好的应用，机组的潜力不断发掘出来，形成电、机、炉一体的监控管理系统，火电发电厂在运行和管理上的成效得到明显提高，其自动化水平和最终效益也不断提升，竞争力日益加强。该文通过分析电气自动化技术在火力发电中的應用，探讨有效的创新方法。

关键词：火力发电 电气自动化技术 应用 创新

前言

火力发电中的电气自动化系统，是发电厂电气自动化领域近几年来新型的热点与焦点，其侧重于对火力发电厂电气系统的自动化监控，实现对发电厂内部用电中低压电气系统的保护、控制和分析等。目前，电气自动化技术已经在火力发电系统中得到了广泛的应用，其利用自身特有的信息化和网络化系统优势，不仅促进了发电厂电气信息的广泛应用，也提高了发电厂的自动化运行水平，增强了电气控制的安全性和可靠性。

火力发电中所应用的电气自动化技术，也称ECS系统，电气自动化是发电厂的新兴领域，是近几年来关注的焦点问题，这一技术的侧重点在于自动监控火力发电厂的电气系统，实现控制、保护和分析发电厂内部耗电中低压电气系统的目的[1]。就目前情况来看，电气自动化技术在火力发电中的应用比较广泛，网络化和信息化是其特有优势，一方面扩大了电气信息在发电厂中的应用范围，另一方面，提高了自动化技术在发电厂中的应用水平，电气控制在安全性和可靠性方面也不断加强。

1 基本作用

1.1 提高效率

我国总体用电量随着居民生活水平的提高，呈现日益上升趋势。根据近几年的发电效率而言，发电量明显无法满足居民用电量，特别是夏天分时段的供电，严重影响了居民的正常生活。随着家用电器的增加，居民用电量也日益攀升，电力厂相应的发电要求也随之提高。传统发电系统存在的问题，严重影响发电量和发电效益的提高，致使居民用电要求无法得到满足。而电气自动化技术在火力发电中的应用，有效提高了发电效率，解决了这一问题[2]。电气自动化技术通过收集有用数据进行分析，制定出具体可行的实施方案，在运行时间的强度方面做好有效规划，在满足居民用电的同时，减少发电过程中产生的资源浪费。

1.2 降低成本

煤和石油是传统的发电材料，发电技术落后，很难完成发电强度的准确分析，对发电量的控制也存在问题，容易出现发电过多或不足现象。另外，由于人工操作的原因，也存在资源燃烧不充分所造成的浪费问题。而电气自动化技术可以使用计算机软件，准确算出资源充分燃烧所需的时间，大大提高资源的使用效率。在火力发电中使用电气自动化技术，既能提高发电厂的发电效率，也能满足居民在用电量方面的需求。在降低发电成本的同时，更好地实现了电量供应目标。

1.3 优化配置

合理分配资源是火力发电过程中的重要内容，需要重点注意。发电厂内设备比较多，为达到供电要求，通常需要长时间的同时运转。而发电设备作为机械，有一定的运作限度，运转时间过长或进行超负荷运转，都会影响设备的运作效率，严重情况下会损坏设备。而电气自动化技术可以准确计算出设备所需运转时间，在出现超负荷情况下可自动停止，待设备冷却后再进行运转。因此，发电设备在电气自动化技术下可以进行轮流休养，设备的运转效率得到提升，使用年限也得到有效保障。另外，电气自动化技术可以对设备故障进行报警，及时提醒管理人员发现并解决问题。以往数据的输入可以实现对设备的人工模拟操作，最大程度提高设备的使用效率。

2 应用现状

在设备保护方面的应用。电气自动化技术在设备保护方面的应用包括联锁保护、装置保护、继电保护和防雷保护。电气自动化技术在设备出现异常情况时，会及时关闭闸门，使故障设备停止生产运行，对设备进行有效的联锁保护。电气自动化技术能够协调搭配火力发电厂中的危机保安器、安全门等保护装置，在排除外因干扰的前提下，完成电气操作运行指令。继电保护是通过连接计算机和继电器，构建自动化的控制模式，实现继电器在火力发电厂运行过程中的有效调控。电气自动化技术对电力设备的保护控制，通过使用防雷器，减少雷击对电机设备产生的干扰。

在常规控制方面的应用。电气自动化技术在常规控制方面的应用有集中控制、就地控制、自动控制和故障控制。在集中控制中，电气自动化技术有效组合了发电机组、炉锅和汽轮机，实现了控制操作的集中化，设备运行效率得到明显提高。就地控制是针对规模相对比较小的火力发电厂采用的控制方式，通过连接重要设备及装置，实现设备的整体运行[3]。自动控制即自动化的电能生产，在减少设备运行错误的同时，电能生产的难度也相应降低，电能产量与经济效益也得到提高。在故障控制中，技术人员只需通过计算机监控运行设备，可以及时发现设备故障并解决。对于比较小的设备故障，系统可根据操作指令自动进行处理。

3 系统配置

3.1 I/O监控

I/O监控是一种集中监控方式，设备中电器的所有馈线都需要设置对应的I/O接口，通过电缆连接各个I/O通道，设备在进行A/D处理后进入DCS状态，由此使整个发电工厂的设备处于DCS的监控之下。I/O监控在运行过程中，方便进行维护，问题发现和解决速度快，优势明显。相对比较低的监控防护等级，降低了DCS的造价，也有效降低了发电所需的成本。而I/O监控所涉及范围包括所有电气设备，工程量大且比较复杂。电气设备的增加，无疑会加大监控范围，致使监控运行压力增加。监控范围以及空间跨度的扩大，也相应增加了电缆的距离，DCS的可靠性受到一定程度的干扰。

3.2 远程智能I/O控制

远程智能I/O控制，作为一种监控技术，在生产中的应用领域比较广泛。远程智能I/O控制的采用，相对减少了人力资源的使用，操作人员可在远程接触中实现对电气设备的智能控制，有效缓解了操作人员的工作压力，降低了工作强度。火力发电过程中，I/O信号通过电缆连接加采集柜，利用光纤或者双绞线实现加采集柜与DCS控制器的连接，从而进行数据传输。远程智能I/O控制不需要操作人员进行近距离接触，在电缆铺设方面节省了部分安装费用。另外，I/O控制可以自动对所收集数据进行检查、处理和校正。而在电量变送器、卡件和模拟量卡件方面，I/O控制也无法减少。

3.3 总线控制

总线控制技术在电气设备上的应用，通常需要利用3G技术来实现，通信技术、计算机技术和控制技术三者的配合和促进，是信息技术和网络技术在设备控制领域有效发展的重要基础。总线控制技术通过避开DCS控制站中的输入、输出单元，改变了传统DCS控制中的集中和分散相结合控制体系。传统集散结合的控制模式，在部分电气设备的管理上是统一进行的，缺乏针对性和及时性。而总线控制技术，有效解决了这一问题，对电气设备进行高度的分散管理和分散控制。